UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2018. 3. 21. · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE...

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS

CARRERA DE QUÍMICA

TEMA: “DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÉTODO PARA LA

DETERMINACIÓN DE PLOMO POR ABSORCIÓN ATÓMICA EN HORNO DE

GRAFITO EN AGUA NATURAL Y POTABLE EN EL L3C-EPMAPS”

Trabajo de investigación presentado como requisito previo para la obtención del

Título de Químico

Autor: Mónica Gisell Cevallos Raza

Tutor: Dr. Edgar Miguel Pazmiño Salazar

DMQ, Febrero, 2017

ii

DEDICATORIA

Dedico el presente trabajo de investigación:

A mis padres, John y Mónica, quienes han sido el pilar fundamental en mi vida y mi

ejemplo a seguir para que yo culmine con éxito y perseverancia esta etapa universitaria.

A mis hermanos, Alex y Erick, que se preocupan por mi constantemente y han sabido

incentivarme con palabras de aliento en el momento oportuno.

A mi tía Jess, quien me apoya incondicionalmente desde lejos, me escucha y es muy

especial para mí.

A mi tío Jojin, que con su gran personalidad me saca siempre una sonrisa y ha estado

pendiente de mí en todo momento.

A mi gran amor Dani, a quien conozco desde el colegio y le tengo una profunda gratitud

por sus palabras tan acertadas en momentos difíciles de mi vida, por acompañar mi camino

y cuidarme con mucho amor.

Y finalmente a mi angelito, mi abuelita Lolita, quien me cuida desde el cielo y fue como

mi segunda madre, su recuerdo se mantendrá vivo eternamente en mi corazón.

iii

AGRADECIMIENTOS

Quiero agradecer a mis padres, John y Mónica, por motivarme durante toda mi carrera

universitaria y porque sé que han hecho un sacrificio muy grande para que yo llegue donde

me encuentro ahora.

Quiero expresar un profundo agradecimiento a mi tutor y guía, el Dr. Edgar Pazmiño, por

haberme permitido realizar este trabajo de investigación en el Laboratorio Central de

Control de Calidad de la EPMAPS, ya que debido a ello he adquirido más conocimientos y

experiencia profesional.

De igual manera, a la Quím. Sandrita Chicaiza, por haberme impartido sus conocimientos

para que yo desarrolle con certeza la parte experimental de mi trabajo y pueda cumplir a

cabalidad con todos mis objetivos.

Doy gracias a todos mis profesores, compañeros de universidad y de trabajo, quienes

fueron partícipes de este largo camino que construimos juntos.

iv



CARRERA DE QUÍMICA

AUTORIZACIÓN DE AUTORÍA INTELECTUAL

Yo, Mónica Gisell Cevallos Raza en calidad de autor del trabajo de investigación:

“DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÉTODO PARA LA


GRAFITO EN AGUA NATURAL Y POTABLE EN EL L3C-EPMAPS”, autorizo a la

Universidad Central del Ecuador a hacer uso de todos los contenidos que me pertenecen o

parte de los que contiene esta obra, con fines estrictamente académicos o de investigación.

Los derechos que como autor me corresponden, con excepción de la presente

autorización, seguirán vigentes a mi favor, de conformidad con lo establecido en los

artículos 5, 6, 8; 19 y demás pertinentes de la Ley de Propiedad Intelectual y su

Reglamento.

También, autorizo a la Universidad Central del Ecuador a realizar la digitalización

y publicación de este trabajo de investigación en el repositorio virtual, de conformidad a lo

dispuesto en el Art. 144 de la Ley Orgánica de Educación Superior.

MÓNICA GISELL CEVALLOS RAZA

CI: 172087752-9

v



CARRERA DE QUÍMICA

CONSTANCIA DE APROBACIÓN DEL TUTOR

Yo, Edgar Miguel Pazmiño Salazar en calidad de tutor del trabajo de investigación

titulado “DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÉTODO PARA LA


GRAFITO EN AGUA NATURAL Y POTABLE EN EL L3C-EPMAPS”, elaborado

por la estudiante Mónica Gisell Cevallos Raza de la Carrera de Química, Facultad de

Ciencias Químicas de la Universidad Central del Ecuador, considero que el mismo reúne

los requisitos y méritos necesarios en el campo metodológico y en el campo

epistemológico, por lo que lo APRUEBO, a fin de que sea sometido a la evaluación por

parte del tribunal calificador que se designe.

En la ciudad de Quito, a los días del mes de 2017.

EDGAR MIGUEL PAZMIÑO SALAZAR

CI: 040068400-7

vi



CARRERA DE QUÍMICA

CONSTANCIA DE APROBACIÓN DEL TRABAJO FINAL POR EL

TRIBUNAL

El Tribunal constituido por: Dr. Jorge Moncayo, Dr. Kléver Parreño y Dr. Edgar

Pazmiño, luego de revisar el trabajo de investigación titulado: “DESARROLLO E

IMPLEMENTACIÓN DE UN MÉTODO PARA LA DETERMINACIÓN DE

PLOMO POR ABSORCIÓN ATÓMICA EN HORNO DE GRAFITO EN AGUA

NATURAL Y POTABLE EN EL L3C-EPMAPS” previo a la obtención del título (o

grado académico) de QUÍMICO presentado por la señorita Mónica Gisell Cevallos Raza

APRUEBA el trabajo presentado.

Para constancia de lo actuado firman:

Dr. Edgar Pazmiño

CI: 040068400-7

Dr. Jorge Moncayo

CI: 170433031-3

Dr. Kléver Parreño

CI: 060161998-4

vii

ÍNDICE DE CONTENIDOS

Capítulo I

1. El Problema .................................................................................................................... 2

1.1 Planteamiento del Problema ................................................................................... 2

1.2 Formulación del Problema ...................................................................................... 2

1.3 Objetivos ................................................................................................................. 3

1.3.1 Objetivo general .............................................................................................. 3

1.3.2 Objetivos específicos ....................................................................................... 3

1.4 Justificación e Importancia ..................................................................................... 4

Capítulo II

2. Marco Teórico ................................................................................................................ 5

2.1 Antecedentes de la investigación ............................................................................ 5

2.2 Fundamentación teórica .......................................................................................... 6

2.2.1 El agua ............................................................................................................. 6

2.2.2 Agua cruda....................................................................................................... 6

2.2.3 Agua potable .................................................................................................... 7

2.2.4 Plomo ............................................................................................................... 7

2.2.5 Efectos del plomo sobre la salud ..................................................................... 7

2.2.6 Presencia del plomo en el agua ....................................................................... 8

2.2.7 Desarrollo del método ..................................................................................... 9

2.2.8 Validación de un método ................................................................................. 9

2.2.9 Importancia de la validación de un método ................................................... 10

2.2.10 ¿Cuándo debe validarse un método? ............................................................. 10

viii

2.2.11 ¿Cómo debe validarse un método? ................................................................ 11

2.2.11.1 Blancos ................................................................................................... 11

2.2.11.2 Muestras de rutina .................................................................................. 12

2.2.11.3 Soluciones/material fortificado .............................................................. 12

2.2.11.4 Materiales pre-adicionados .................................................................... 12

2.2.11.5 Patrones de medida ................................................................................ 12

2.2.11.6 Estadística .............................................................................................. 13

2.2.12 Características de desempeño del método ..................................................... 13

2.2.12.1 Selectividad ............................................................................................ 13

2.2.12.2 Linealidad ............................................................................................... 13

2.2.12.3 Precisión ................................................................................................. 15

2.2.12.4 Repetibilidad .......................................................................................... 15

2.2.12.5 Reproducibilidad .................................................................................... 15

2.2.12.6 Métodos para la determinación de repetibilidad y reproducibilidad ...... 16

2.2.12.7 Exactitud ................................................................................................ 18

2.2.12.8 Límite de detección ................................................................................ 19

2.2.12.9 Límite de cuantificación ......................................................................... 20

2.2.12.10 Rango o intervalo de trabajo ................................................................. 20

2.2.12.11 Incertidumbre ........................................................................................ 22

2.2.13 Espectroscopía de Absorción Atómica .......................................................... 29

2.2.13.1 Principio ................................................................................................. 29

2.2.13.2 Instrumentación ...................................................................................... 30

2.2.14 Espectrofotometría de absorción atómica electrotérmica .............................. 39

2.2.14.1 Técnica de atomización en Horno de Grafito ........................................ 40

ix

2.3 Fundamentación legal ........................................................................................... 43

2.4 Hipótesis ............................................................................................................... 44

2.4.1 Hipótesis cierta (Hi) ...................................................................................... 44

2.4.2 Hipótesis alternativa (Ho) .............................................................................. 44

Capítulo III

3. Metodología de Investigación ...................................................................................... 45

3.1 Diseño de la Investigación .................................................................................... 45

3.2 Población y Muestra ............................................................................................. 45

3.3 Métodos y Materiales............................................................................................ 46

3.3.1 Método ........................................................................................................... 46

3.3.2 Equipos .......................................................................................................... 46

3.3.3 Reactivos ....................................................................................................... 47

3.3.4 Materiales ...................................................................................................... 47

3.4 Diseño Experimental............................................................................................. 48

3.5 Procedimientos...................................................................................................... 49

3.5.1 Preparación de los estándares ........................................................................ 49

3.5.2 Funcionamiento del instrumento ................................................................... 49

3.5.3 Condiciones y parámetros instrumentales de trabajo .................................... 50

3.5.4 Calibración del instrumento .......................................................................... 51

3.5.5 Elección de los parámetros de validación ..................................................... 51

3.6 Técnicas de Procesamiento de Datos .................................................................... 51

Capítulo IV

4. Análisis y discusión de resultados ................................................................................ 54

4.1 Resultados ............................................................................................................. 54

x

4.1.1 Tablas de datos experimentales ..................................................................... 54

4.1.2 Determinación de la linealidad del método ................................................... 56

4.1.3 Análisis de la curva de calibración global ..................................................... 58

4.1.4 Cálculo del ANOVA para las absorbancias de los estándares ...................... 60

4.1.5 Cálculo de la exactitud del método ............................................................... 64

4.1.6 Cálculo del porcentaje de recuperación de las muestras de agua cruda y

tratada enriquecidas con Plomo ................................................................................... 65

4.1.7 Cálculo de la incertidumbre del método ........................................................ 67

4.1.7.1 Incertidumbre en la preparación de los estándares ................................ 67

4.1.7.2 Incertidumbre de la curva de calibración ............................................... 68

4.1.7.3 Incertidumbre combinada ....................................................................... 69

4.1.7.4 Incertidumbre expandida ........................................................................ 69

Capítulo V

5. Conclusiones y recomendaciones ................................................................................ 72

5.1 Conclusiones ......................................................................................................... 72

5.2 Recomendaciones ................................................................................................. 74

6. Bibliografía .................................................................................................................. 75

7. Anexos.......................................................................................................................... 77

xi

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Intervalo de trabajo del método y del instrumento. ............................................. 22

Figura 2. Etapas a seguir para el cálculo de la incertidumbre según el método de la ISO. . 24

Figura 3. Instrumento típico de haz sencillo. ...................................................................... 30

Figura 4. Diagrama esquemático de un instrumento de doble haz. ..................................... 31

Figura 5. Componentes de un Espectrofotómetro de Absorción Atómica. ......................... 32

Figura 6. Lámpara de cátodo hueco. ................................................................................... 33

Figura 7. Esquema de la emisión de radiación en el cátodo. ............................................... 34

Figura 8. Lámpara de descarga sin electrodos. .................................................................... 35

Figura 9. Diseño de un tubo de grafito. ............................................................................... 36

Figura 10. Sección transversal de un horno de grafito. ....................................................... 37

Figura 11. Programa típico en Horno de Grafito. ................................................................ 40

Figura 12. Registro de la señal de atomización como altura del pico (Abs.) o área del pico

(Abs.-Seg.) ........................................................................................................................... 43

Figura 13. Espectrofotómetro de Absorción Atómica Varian SpectrAA 220. .................... 46

Figura 14. Reactivos utilizados durante la validación del método. ..................................... 47

Figura 15. Materiales utilizados durante la validación del método. .................................... 48

xii

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla N.- 1 Datos experimentales del ANOVA .................................................................. 17

Tabla N.- 2 Fórmulas para el cálculo del ANOVA ............................................................. 17

Tabla N.- 3 Diferencias y similitudes en la atomización en flama y en horno de grafito ... 39

Tabla N.- 4 Parámetros del método de trabajo .................................................................... 50

Tabla N.- 5 Condiciones del Horno de Grafito ................................................................... 50

Tabla N.- 6 Fórmulas para los cálculos de los parámetros de validación ........................... 51

Tabla N.- 7 Datos experimentales del Blanco ..................................................................... 54

Tabla N.- 8 Datos experimentales del Estándar de 4.0 µg/L ............................................... 54

Tabla N.- 9 Datos experimentales del Estándar de 8.0 µg/L ............................................... 55

Tabla N.- 10 Datos experimentales del Estándar de 24.0 µg/L ........................................... 55

Tabla N.- 11 Datos experimentales del Estándar de 40.0 µg/L ........................................... 55

Tabla N.- 12 Datos experimentales de las curvas de calibración individuales ................... 56

Tabla N.- 13 Análisis de la curva de calibración (Día 1) .................................................... 56



Tabla N.- 16 Cálculo de los parámetros de la curva de calibración .................................... 58

Tabla N.- 17 Cálculo del intervalo o región de confianza de la calibración ....................... 59

Tabla N.- 18 Análisis de varianza del Blanco ..................................................................... 61

Tabla N.- 19 Análisis de varianza del Estándar de 4.0 µg/L ............................................... 61

Tabla N.- 20 Análisis de varianza del Estándar de 8.0 µg/L ............................................... 62

Tabla N.- 21 Análisis de varianza del Estándar de 24.0 µg/L ............................................. 62

Tabla N.- 22 Análisis de varianza del Estándar de 40.0 µg/L ............................................. 63

Tabla N.- 23 Datos experimentales para el cálculo de la exactitud ..................................... 65

Tabla N.- 24 Recuperación de muestras de agua cruda ....................................................... 66

Tabla N.- 25 Recuperación de muestras de agua tratada ..................................................... 66

Tabla N.- 26 Incertidumbres de los materiales utilizados ................................................... 67

Tabla N.- 27 Cálculo de la incertidumbre en la preparación de estándares de Plomo ........ 71

Tabla N.- 28 Cálculo de la incertidumbre combinada y expandida .................................... 71

xiii

TÍTULO:

Desarrollo e implementación de un método para la determinación de plomo por absorción

atómica en horno de grafito en agua natural y potable en el L3C-EPMAPS.

AUTOR:

Mónica Gisell Cevallos Raza

TUTOR:

Dr. Edgar Miguel Pazmiño Salazar

RESUMEN

Se desarrolló e implementó la metodología analítica para el análisis de Plomo en agua

natural y potable por absorción atómica en horno de grafito en el Laboratorio Central de

Control de Calidad (L3C) de la Empresa Pública Metropolitana de Agua Potable y

Saneamiento (Epmaps).

Con el fin de mantener los estándares de calidad, se realizó la validación de la

metodología, la cual consistió en establecer los parámetros óptimos de operación del

espectrofotómetro de absorción atómica Varian SpectrAA 220, tales como optimización

del automuestreador y sistema óptico; se prepararon una serie de patrones, estándares y

muestras de concentraciones conocidas con el agua de la Planta de Tratamiento de

Bellavista, a las cuales se les realizaron cinco ensayos durante tres días diferentes.

Una vez obtenidos los datos experimentales, se determinaron las características de

desempeño del método, dando como resultado una linealidad de 0.99 cuando el equipo

realiza por sí solo la curva de calibración en un intervalo de trabajo de 4.0 µg/L a 40.0

µg/L; límites de detección y cuantificación de 0.48 µg/L y 1.59 µg/L, respectivamente; una

incertidumbre menor al 30% y un porcentaje de recuperación promedio de 105%. El

método no es reproducible ya que para cada análisis debe construirse una nueva curva de

calibración, pero se obtiene una repetibilidad tolerable en las muestras si se las prepara

minuciosamente.

Todos los parámetros cumplen con los criterios de aceptación establecidos por el

laboratorio, determinando así una metodología acorde a lo que la normativa ecuatoriana

exige.

PALABRAS CLAVE:

Metodología analítica, Estándares de calidad, Características de desempeño del método,

Criterios de aceptación, Normativa ecuatoriana.

xiv

TITLE:

Development and implementation of a method for determination of lead by atomic

absorption in graphite furnace in natural and potable water in the L3C-EPMAPS.

AUTHOR:

Mónica Gisell Cevallos Raza

TUTOR:

Dr. Edgar Miguel Pazmiño Salazar

ABSTRACT

In the present research work, the analytical methodology was developed for the analysis of

Lead in natural and potable water by atomic absorption in graphite furnace in the Central

Laboratory of Quality Control (L3C) of the Metropolitan Public Company of Drinking

Water and Sanitation (Epmaps).

In order to maintain the quality standards, the validation of the methodology was

performed, which consisted in establishing the optimum operating parameters of the

Varian SpectrAA 220 atomic absorption spectrophotometer, such as optimization of the

autosampler and optical system; a series of standard solutions and samples of well known

concentrations with the Bellavista Treatment Plant water were prepared, to which five

trials were carried out during three different days.

Once the experimental data were obtained, the performance characteristics of the method

were determined, resulting in a linearity of 0.99 when the instrument by itself performed

the calibration curve in a working range of 4.0 μg/L to 40.0 μg/L; limits of detection and

quantification of 0.48 μg/L and 1.59 μg/L, respectively; an uncertainty less than 30% and

an average recovery rate of 105%. The method is not reproducible because for each

analysis a new calibration curve must be constructed, but a tolerable repeatability in the

samples is obtained if they are carefully prepared.

All parameters comply with the acceptance criteria established by the laboratory, thus

determining a methodology according to what the Ecuadorian regulations require.

KEYWORDS:

Analytical Methodology, Quality Standards, Performance Characteristics of the Method,

Acceptance Criteria, Ecuadorian Regulations.

1

Introducción

La presencia de metales pesados en agua natural y potable es materia de gran

importancia debido a las propiedades tóxicas de estos elementos, ya que pueden afectar

adversamente a los consumidores del agua, a los sistemas de tratamiento y a los sistemas

biológicos de los cuerpos de agua. El agua de consumo puede ser una fuente de

intoxicación por algunos metales cuando se combinan aguas de carácter ácido con un

sistema de conducción por tuberías revestidas de algún metal contaminante, las cuales

pueden llegar a afectar la salud pública.

Existen contaminantes antropogénicos entre los que se destacan los metales pesados

por ejemplo el plomo (Pb), constituye un elemento tóxico que se acumula en el cuerpo

conforme se inhala del aire o se ingiere con los alimentos y el agua. El plomo se ha

empleado durante muchos siglos para fabricar tuberías de agua y utensilios de cocina, es de

allí que puede contaminar el agua potable. La dosis mortal de plomo absorbido se calcula

en 0.5 mg. La acumulación y toxicidad aparecen si se absorben más de 0.5 mg por día. El

límite de exposición para el plomo en la atmósfera es de 0.15 mg/m3 (Barajas & Luna). Si

el grado de exposición es elevado, ataca al cerebro y al sistema nervioso central, pudiendo

provocar coma, convulsiones e incluso la muerte.

Es por ello que a menudo resulta conveniente medir y controlar las concentraciones

de metales pesados en agua. Las cantidades de muchos de estos metales pueden

determinarse satisfactoriamente, a concentraciones muy bajas, empleando métodos

instrumentales y colorimétricos; sin embargo, estos últimos son de menor precisión y

sensibilidad. Es por ello que se prefiere la medición mediante espectrofotometría de

absorción atómica por su rapidez y porque evita el empleo de técnicas tediosas de

separación para la eliminación de interferencias de otros metales.

2

Capítulo I

1. El Problema

1.1 Planteamiento del Problema

Debido al impacto que representan los resultados emitidos por los laboratorios de

análisis químicos, se han establecido programas para evaluarlos y acreditarlos, es por ello

que aparece la necesidad de validar métodos analíticos para que los laboratorios

acreditados permanezcan como tales, para lo cual la aceptación de un nuevo método debe

estar soportado por una validación bien documentada, que cumpla con los requisitos

establecidos por las instituciones internacionales. Puesto que, el Laboratorio Central de

Control de Calidad de la EPMAPS se rige por los lineamientos implantados en la Norma

Técnica Ecuatoriana INEN 1108 (2011) donde se establece que el agua potable no debe

exceder el límite máximo permitido de 0,01 mg/l de Plomo para el consumo humano; y el

Anexo 1 del Libro VI del Texto Unificado de Legislación Secundaria del Ministerio del

Ambiente: Norma de Calidad Ambiental y de Descarga de Efluentes al Recurso Agua,

donde se establece que el criterio de calidad de fuentes de agua para consumo humano y

doméstico que requieren tratamiento convencional, es 0,01 mg/l de Plomo; se ha visto la

necesidad de incrementar un parámetro validado para la determinación de Plomo en agua

natural y potable, mediante el establecimiento de un sistema de calidad bien definido,

apropiadamente documentado y desarrollado, el cual determine la trazabilidad de la

metodología y todos los atributos de respuesta del método, desde interferencias hasta la

robustez del mismo, respaldada por un adecuado proceso de calibración de aparatos e

instrumentos, de control en la calidad y manejo de reactivos, para garantizar que los

resultados sean veraces.

1.2 Formulación del Problema

La importancia que tiene el estudio de metales pesados en agua es por su elevada

toxicidad, alta persistencia y rápida acumulación por los organismos vivos. La técnica que

se aplica es la de espectrofotometría de absorción atómica en horno de grafito, la cual

puede detectar concentraciones muy pequeñas del elemento a analizar; con los datos

obtenidos por esta técnica se pretende implementar el método analítico por medio de un

análisis estadístico previamente planteado con el cual se determinará exactitud, precisión

(bajo condiciones de repetibilidad y reproducibilidad), linealidad, límite de detección,

límite de cuantificación, intervalo de trabajo, incertidumbre y porcentaje de recuperación.

3

La implementación de este método analítico permite determinar las características de

operación, ventajas, limitaciones, confianza, y seguridad del método analítico y la calidad

de los resultados. Un buen resultado de ésta, trae consigo la optimización de procesos y

reducción de costos.

Implementar y desarrollar este método de análisis de Plomo en agua natural y potable

para el Laboratorio Central de Control de Calidad de la EPMAPS, basado estrictamente en

el cumplimiento de leyes, reglamentos y normativas, aporta beneficios tales como una

mayor credibilidad y confiabilidad en el servicio de calidad del mismo.

1.3 Objetivos

1.3.1 Objetivo general

Desarrollar e implementar un método para la determinación de Plomo por

espectrofotometría de absorción atómica en horno de grafito en agua natural y potable en el

Laboratorio Central de Control de Calidad de la EPMAPS.

1.3.2 Objetivos específicos

Establecer las condiciones instrumentales experimentales para los análisis mediante

ensayos previos con muestras patrón.

Establecer los parámetros de implementación para cumplir los requerimientos

previstos del método de ensayo, referentes a:

Linealidad.

Intervalo de trabajo.

Precisión bajo condiciones de repetibilidad y reproducibilidad del método.

Exactitud.

Límite de cuantificación.

Límite de detección.

Incertidumbre.

Porcentaje de recuperación.

Presentar los informes de validación de acuerdo a los datos recopilados, detallando

las condiciones de cada ensayo así como los parámetros estadísticos obtenidos.

Cumplir con los requisitos establecidos por el Servicio de Acreditación Ecuatoriano

(SAE) para que el método conste en el documento: Alcance del Laboratorio Central

de Control de Calidad de la EPMAPS.

4

1.4 Justificación e Importancia

Debido a su toxicidad, la presencia de metales pesados en agua representa un serio

problema de salud para los habitantes del Distrito Metropolitano de Quito, lo cual implica

elevar los gastos en tratamientos médicos, disminución de la capacidad productiva de los

habitantes y desde luego repercusiones económicas a nivel local. El Municipio del Distrito

Metropolitano de Quito debe disponer de los sistemas de control necesarios para exigir el

cumplimiento del Reglamento a la Ley de Gestión Ambiental y sus normas técnicas, por lo

cual es necesario asegurar un adecuado control de la contaminación y garantizar la calidad

de vida de los habitantes en base al cumplimiento de las normas vigentes. (Distrito

Metropolitano de Quito, 2007)

La contaminación por Plomo afecta al sistema nervioso central, lo cual se traduce en

retraso mental. Esto tiene particular importancia sobre todo en la población infantil y

adolescente pues está asociado al desarrollo de la capacidad intelectual de la población

afectada y a la larga tendría un serio impacto en el intelecto de los ciudadanos. Por

consiguiente, el conocimiento de los niveles de contaminación por Plomo permitirá la toma

de decisiones adecuadas en el campo de la salud y el medio ambiente.

Puesto que, el Laboratorio Central de Control de Calidad de la EPMAPS no cuenta con

un método estandarizado para la determinación de Plomo en agua, este trabajo procura

dejar un procedimiento normativo operacional, es decir un método útil con parámetros

totalmente establecidos y que sean la plataforma para el proceso de calibración y control de

resultados analíticos. La implementación y puesta a punto de un método que satisfaga la

necesidad analítica se la realizará para tener una mejor aceptación en los parámetros que se

analizan y un control del procedimiento realizado en dicho laboratorio para obtener

resultados satisfactorios para éste y sus clientes.

5

Capítulo II

2. Marco Teórico

2.1 Antecedentes de la investigación

La determinación del elemento plomo es importante en virtud de la influencia que

vestigios de este elemento pueden ejercer en la fisiología humana. Las principales fuentes

de ingreso del plomo al organismo son el aire inhalado (debido a la emisión producida por

algunos motores de combustión interna que utilizan combustibles que contienen

componentes orgánicos de plomo como aditivos), los alimentos y el agua de bebida.

Una intoxicación crónica de plomo y sus derivados produce el saturnismo. La persona

tiene aliento fétido, anemia intensa, alteraciones digestivas y la aparición característica del

ribete de Burton, de color gris azulado en el borde de las encías. Son frecuentes las

complicaciones cardiovasculares, renales y nerviosas.

La Organización Mundial de la Salud ha establecido como máxima concentración

permisible de plomo en agua potable de 10 µg.L-1

. En consecuencia resulta interesante su

determinación en aguas superficiales y de consumo dado que el plomo llega al ser humano

a través de la cadena alimentaria. Sin embargo la cuantificación de plomo en aguas se hace

difícil y costosa en función de las bajas concentraciones en que se encuentra.

El Laboratorio Central de Control de Calidad de la EPMAPS cuenta con la más alta

capacidad técnica que lo ha ubicado como el mejor equipado del país. Esto garantiza la

confiabilidad de los controles de la Empresa con respecto a la calidad de agua que produce,

como parte del compromiso institucional hacia la comunidad del Distrito Metropolitano de

Quito. (EPMAPS, 2015)

Si no se puede confiar en el resultado de un ensayo, entonces este tiene poco valor y

daría lo mismo no realizarlo, por otra parte el costo de estas mediciones es alto y se

generan costos adicionales a partir de decisiones tomadas con base a resultados errados. La

validación de métodos permite a los químicos demostrar que un método es apropiado, y

que el resultado analítico es idóneo para el propósito deseado y es confiable para que

cualquier decisión basada en él, pueda tomarse con total confianza.

6

2.2 Fundamentación teórica

2.2.1 El agua

El agua es un componente de nuestra naturaleza que ha estado presente en la Tierra

desde hace más de 3000 millones de años, ocupando tres cuartas partes de la superficie del

planeta. Alrededor del 98%, corresponde a agua salada que se encuentra en mares y

océanos, el agua dulce que poseemos en un 69% corresponde a agua atrapada en glaciares

y nieves, un 30% está constituido por aguas subterráneas y una cantidad no superior al

0,7% se encuentra en forma de ríos y lagos.

El agua es uno de los elementos naturales que se encuentra en mayor cantidad en el

planeta Tierra. Además, es uno de esos elementos que más directamente tienen que ver con

la posibilidad del desarrollo de distintas formas de vida. Del mismo modo que sucede con

el oxígeno, el agua es esencial para que tanto los vegetales como los animales, el ser

humano y todas las formas de vida conocidas puedan existir. Es importante tener en cuenta

que los organismos de todos los seres vivos están compuestos en una alta proporción por

agua, siendo que esta es la que compone los músculos, órganos y los diferentes tejidos.

Así, el agua se vuelve un elemento de suma importancia para la existencia de la vida.

2.2.2 Agua cruda

Agua cruda es el nombre que recibe el agua que no ha recibido ningún tratamiento

y que generalmente se encuentra en fuentes y reservas naturales de aguas superficiales y

subterráneas.

También se llama así toda agua que entra en las plantas de tratamiento, ya que antes

de poder ser considerada como potable, el agua cruda debe pasar por una serie de pruebas,

entre las que se cuentan análisis de turbiedad, de flora microbiana (para determinar la

posible presencia de microorganismos patógenos) y de detección de diferentes compuestos

tóxicos. A partir de estos análisis se determinará el tipo de tratamiento a realizar para

desinfectar el agua y prepararla para el consumo público, o para el uso industrial que se le

quiera dar.

7

2.2.3 Agua potable

Es el agua cuyas características físicas, químicas y microbiológicas han sido

tratadas a fin de garantizar su aptitud para consumo humano. (NTE INEN 1108, 2014)

2.2.4 Plomo

Es un elemento químico, de símbolo Pb, número atómico 82 y peso atómico

207.19. El plomo es un metal pesado de color azuloso, que se empaña para adquirir un

color gris mate. Es flexible, inelástico, se funde con facilidad a 327.4ºC (621.3ºF) y hierve

a 1725ºC (3164ºF). Las valencias químicas normales son 2 y 4. Es relativamente resistente

al ataque de los ácidos sulfúrico y clorhídrico. Pero se disuelve con lentitud en ácido

nítrico. El plomo es anfótero, ya que forma sales de plomo de los ácidos, así como sales

metálicas del ácido plúmbico. El plomo forma muchas sales, óxidos y compuestos

organometálicos.

Industrialmente, sus compuestos más importantes son los óxidos de plomo y el

tetraetilo de plomo. El plomo forma aleaciones con muchos metales y, en general, se

emplea en esta forma en la mayor parte de sus aplicaciones. Todas las aleaciones formadas

con estaño, cobre, arsénico, antimonio, bismuto, cadmio y sodio tienen importancia

industrial.

El plomo rara vez se encuentra en su estado elemental, el mineral más común es el

sulfuro, la galeana, los otros minerales de importancia comercial son el carbonato, cerusita,

y el sulfato, anglesita, que son mucho más raros.

Merced a su excelente resistencia a la corrosión, el plomo encuentra un amplio uso

en la construcción, en particular en la industria química. Es resistente al ataque por parte de

muchos ácidos, porque forma su propio revestimiento protector de óxido. Como

consecuencia de esta característica ventajosa, el plomo se utiliza mucho en la fabricación y

el manejo del ácido sulfúrico.

2.2.5 Efectos del plomo sobre la salud

El plomo es uno de los cuatro metales que tienen un mayor efecto dañino sobre la

salud humana. Este puede entrar en el cuerpo humano a través de la comida (65%), agua

(20%) y aire (15%).

8

El cuerpo humano contiene aproximadamente 120 mg de plomo. Alrededor del 10-

20% del plomo es absorbido por los intestinos. Los síntomas de la exposición al plomo

incluyen cólicos, pigmentación de la piel y parálisis. Generalmente los efectos del

envenenamiento por plomo son neurológicos o teratógenos. El plomo orgánico causa

necrosis de neuronas. El plomo inorgánico crea degeneración axónica. Ambas especies de

plomo causan edema cerebral y congestión. Los compuestos orgánicos del plomo se

absorben rápidamente y por lo tanto suponen un mayor riesgo. Los compuestos orgánicos

del plomo pueden ser cancerígenos. Las mujeres son generalmente más susceptibles al

envenenamiento que los hombres. El plomo causa alteraciones menstruales, infertilidad y

aumenta el riesgo de aborto. Los fetos son más susceptibles al envenenamiento por plomo

que las madres, e incluso los fetos protegen a la madre del envenenamiento por plomo. En

tiempos pasados el plomo se aplicaba como medida del control de la natalidad, por ejemplo

como espermicida y para inducir el aborto.

Los niños absorben mayores cantidades de plomo por unidad de masa corporal que

los adultos (hasta un 40%). Por lo tanto los niños son generalmente más susceptibles al

envenenamiento por plomo que los adultos. Los síntomas incluyen inferiores coeficientes

intelectuales, cambios de comportamiento y desorden en la concentración. El plomo se

acumula en los tejidos, el tipo más severo de envenenamiento causa encefalopatía. La

toxicidad del plomo tiene lugar cuando los iones de plomo reaccionan con grupos tiol en

proteínas, como enzimas, y éstas se quedan activadas. Además el plomo puede

interaccionar con otros iones metálicos.

2.2.6 Presencia del plomo en el agua

El plomo se utilizó como material de fontanería en épocas anteriores, y todavía está

presente en construcciones antiguas. El plomo de las tuberías puede disolverse

parcialmente en el agua que pasa a través de ellas. El plomo se une al carbonato, por lo

tanto inferiores cantidades de plomo se disuelven en agua dura. En el interior de las

tuberías, se forma una capa de carbonato de plomo apenas soluble. Esta capa funciona

como un recubrimiento de protección para el plomo subyacente de las tuberías.

El agua contaminada con compuestos de plomo procedía de minerales de la

industria minera. Antiguamente, el plomo se liberaba como un subproducto de la minería

de la plata.

9

El plomo blanco, un carbonato de plomo (2 PbCO3.Pb(OH)2), es un pigmento que

ya no se aplica debido a su extrema toxicidad. La venta de tubos de plomo blanco

actualmente está prohibida.

En la arquitectura, el plomo se aplica en tejados y en cristales de ventanas.

Generalmente el plomo disuelto o en suspensión en el agua residual proviene de calles,

tuberías y suelos.

2.2.7 Desarrollo del método

Los métodos utilizados en un laboratorio de análisis químico han de ser evaluados y

sometidos a prueba para asegurarse de que producen unos resultados válidos y coherentes

con el objetivo previsto, es decir, han de ser validados.

Todos los métodos nuevos que se introduzcan en un laboratorio deben estar además

documentados, y todos los analistas que los vayan a utilizar han de recibir una formación

adecuada y demostrar su competencia en su utilización antes de empezar a actuar en casos

concretos. Los procedimientos recomendados por los fabricantes han de respetarse lo

máximo posible. En caso contrario, si se introducen cambios importantes, se necesitará una

validación completa. Si un método se modifica o se aplica en una situación nueva (por

ejemplo, una muestra de matriz nueva) se necesitará una revalidación o una verificación,

según el alcance de la modificación y el carácter de la nueva situación.

2.2.8 Validación de un método

Validación es la confirmación, a través del examen y aportación de evidencias

objetivas, de que se cumplen los requisitos particulares para un uso específico previsto.

(ISO/IEC 17025, 2014)

La validación es el proceso establecido para la obtención de pruebas documentadas,

mediante estudios sistemáticos de laboratorio y demostrativos, de que un método de

análisis es lo suficientemente fiable y reproducible para producir el resultado previsto

dentro de intervalos definidos. El proceso de validación permite el conocimiento de las

características de funcionamiento del método y proporciona un alto grado de confianza en

el mismo y en los resultados obtenidos al aplicarlo.

10

2.2.9 Importancia de la validación de un método

Millones de pruebas, mediciones y exámenes se hacen cada día en miles de

laboratorios de todo el mundo. Hay innumerables razones que las sustentan, por ejemplo

para valorar bienes con fines comerciales; apoyar la asistencia sanitaria; controlar la

calidad de agua potable, alimentos y piensos; analizar la composición elemental de una

aleación para confirmar su idoneidad para su uso en la construcción de aviones; el análisis

forense de los fluidos corporales en las investigaciones criminales. Prácticamente todos los

aspectos de la sociedad se apoyan, de alguna manera, en el trabajo analítico.

El coste de llevar a cabo estas mediciones es alto y pueden surgir costes adicionales

en base a las decisiones tomadas a partir de los resultados. Si el resultado de un análisis no

genera confianza, entonces tiene poco valor y el análisis puede mejor no llevarse a cabo.

Cuando los clientes solicitan trabajos analíticos a un laboratorio, se supone que el

laboratorio tiene un grado de conocimiento técnico que los clientes no tienen. El cliente

espera confiar en los resultados recibidos y, por lo general, sólo los cuestiona cuando surge

una controversia. Así, el laboratorio y su personal tienen la responsabilidad de brindar

confianza al cliente, proporcionando una respuesta correcta a la parte analítica del

problema.

La validación del método permite a los químicos demostrar que un método es

adecuado para el uso previsto. Debe validarse el desempeño de un método y estimar la

incertidumbre del resultado, para un determinado nivel de confianza. La incertidumbre se

debe evaluar y citar de tal manera que sea ampliamente reconocida, internamente

consistente y fácil de interpretar.

Un problema analítico puede ser resuelto mediante el análisis de muestras sólo si

éstas son adecuadas.

2.2.10 ¿Cuándo debe validarse un método?

Se indica en el apartado 5.4.5.2 de la Norma ISO/IEC 17025 que el laboratorio debe

validar:

métodos no normalizados;

métodos diseñados/desarrollados por el laboratorio;

métodos normalizados usados fuera de su ámbito de aplicación;

ampliaciones o modificaciones de métodos normalizados;

11

cuando es necesario demostrar la equivalencia de los resultados obtenidos por

dos métodos, por ejemplo, un método recientemente desarrollado y un método

normalizado existente.

El alcance de la validación dependerá de la aplicación, la naturaleza de los cambios

realizados y de las circunstancias en que el método se va a utilizar.

2.2.11 ¿Cómo debe validarse un método?

Existen dos estrategias fundamentales para validar un método: el uso de resultados

interlaboratorios y la validación del laboratorio individual. Para fines de este proyecto de

investigación es importante hacer mención únicamente del método que parte de datos

individuales del laboratorio, puesto que este proceso de validación no es de interés general

y porque a otros laboratorios se les puede considerar como competidores.

Una vez finalizado el desarrollo inicial del método, el laboratorio debe documentar

en detalle el procedimiento de medición. Este procedimiento documentado es el que se

toma para la validación formal del método.

Durante la fase de desarrollo e implementación del método pueden determinarse

algunas características de desempeño. El laboratorio tiene que decidir cuáles son las

características de desempeño que deben ser investigadas para validar el método y, en

algunos casos, el grado de detalle para una característica particular.

El proceso de validación finaliza con una conclusión y declaración del

cumplimiento o no del requisito establecido. Si el requisito no se cumple, el método

requiere un mayor desarrollo.

2.2.11.1 Blancos

Su uso permite evaluar cuánta señal de medida es atribuible al analito y a otras

causas. Se disponen de varios tipos de blancos:

Blancos de reactivos: Son los reactivos que se utilizan durante el proceso

analítico, como disolventes para extracción o disolución.

Blancos de muestra: Son muestras matriz sin presencia de analito. Son

necesarios para tener una estimación más real de las interferencias que pueden

aparecer en un análisis de muestras de rutina.

12

2.2.11.2 Muestras de rutina

Las muestras de rutina son útiles ya que proporcionan información sobre precisión,

interferencias, etc., que pueden aparecer durante el trabajo diario.

2.2.11.3 Soluciones/material fortificado

Son soluciones en las que el analito ha sido adicionado en concentraciones

conocidas. La adición no tiene que limitarse al analito de interés. Se puede fortificar la

muestra con cantidades variables de un interferente particular para evaluar la concentración

del interferente a la cual la determinación del analito se ve afectada negativamente.

2.2.11.4 Materiales pre-adicionados

Son materiales en los que el analito de interés puede ser básicamente extraño, pero

ha sido incorporado en algún momento anterior al muestreo.

2.2.11.5 Patrones de medida

Puede ser todo aquello en lo cual ha sido caracterizado un parámetro o propiedad

particular y que puede emplearse como referencia metrológica.

Hay que distinguir entre material de referencia (MR) y material de referencia

certificado (MRC) ya que su uso en el proceso de validación es diferente. Los MR pueden

ser cualquier material empleado como valor de referencia, ya sean reactivos de laboratorio

de pureza conocida, productos químicos industriales u otros dispositivos. La propiedad o

analito debe ser estable y homogénea pero no necesita contar con el alto grado de

caracterización, trazabilidad metrológica, incertidumbre y documentación exigida a los

MRC.

La caracterización del parámetro de interés en un MRC se controla de manera más

rigurosa que un MR, y el valor caracterizado se certifica con un documento que demuestra

su trazabilidad metrológica y en el que se declara su incertidumbre. La caracterización se

realiza empleando varios métodos o con un procedimiento de medida primario, de modo

que se elimine o minimice cualquier sesgo.

13

2.2.11.6 Estadística

Las técnicas estadísticas son esenciales para agrupar los datos obtenidos y realizar

un análisis objetivo de las diferencias entre conjuntos de datos (pruebas de significación).

2.2.12 Características de desempeño del método

2.2.12.1 Selectividad

La selectividad analítica se relaciona con “el grado en el que un método puede ser

utilizado para determinar analitos particulares en mezclas o matrices sin interferencias de

otros componentes de comportamiento similar”. (Eurachem, 2014)

En otras palabras, la selectividad es la capacidad de evaluar de manera inequívoca

el analito en presencia de aquellos componentes cuya presencia resulta previsible, como

impurezas, productos de degradación y componentes de la matriz.

Las interferencias pueden causar un sesgo al exacerbar o disminuir la señal

atribuida al mensurando. Usualmente, el grado en el que ocurre este efecto para una matriz

particular es proporcional a la señal. Esto cambia la pendiente de la función de calibración

pero no la ordenada en el origen.

2.2.12.2 Linealidad

La linealidad es la capacidad del método para proporcionar resultados que son

directamente proporcionales a la concentración del analito en la muestra dentro de un

rango establecido. (Robledo & Castaño, 2012)

Se determinará mediante la curva de calibración y se comprobará la linealidad

analizando diferentes concentraciones de patrones de valor conocido con un mínimo de 4

en el intervalo lineal. Si los datos se ajustan a una recta, la ecuación de la función será:

𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑦0 (1)

Calculando la pendiente (𝑚) y la ordenada al origen (𝑦0), por el método de los

mínimos cuadrados:

14

𝑚 =𝑛 ∑ 𝑥𝑖𝑦𝑖

𝑛𝑖=1 −∑ 𝑥𝑖

𝑛𝑖=1 ∑ 𝑦𝑖

𝑛𝑖=1

𝑛 ∑ 𝑥𝑖2𝑛

𝑖=1 −(∑ 𝑥𝑖𝑛𝑖=1 )

2 (2)

𝑦0 =∑ 𝑦𝑖

𝑛𝑖=1 −𝑚 ∑ 𝑥𝑖

𝑛𝑖=1

𝑛 (3)

Criterios de aceptación:

Muchos autores plantean que para que el método se considere lineal, el coeficiente

de correlación debe ser mayor a 0,99. Su valor se calcula de la siguiente manera:

𝑟2 = (∑ (𝑥𝑖−�̅�)(𝑦𝑖−�̅�)𝑛

𝑖=1

√∑ (𝑥𝑖−�̅�)2 ∑ (𝑦𝑖−�̅�)2𝑛𝑖=1

𝑛𝑖=1

)

2

(4)

El error tipo en la estimación de 𝑥 (𝑆𝑦𝑥) que es para cada una de las curvas de

calibración, y cuyo valor es la incertidumbre de la función de respuesta, se lo calcula de la

siguiente manera:

𝑆𝑦𝑥 = √∑(𝑦𝑜𝑏𝑠−𝑦𝑒𝑠𝑡)2

𝑛−2

𝑆𝑚 =𝑆𝑦𝑥

√∑(𝑥𝑖−�̅�)2

𝑆𝑦0= 𝑆𝑚√

∑ 𝑥𝑖2

𝑛

𝑆𝑥𝑦 =𝑆𝑦𝑥

𝑚 (5)

Donde:

𝑆𝑦𝑥 = error tipo en la estimación de y

𝑆𝑚 = desviación estándar de la pendiente

𝑆𝑦0 = desviación estándar de la ordenada al origen

𝑦𝑜𝑏𝑠 = lecturas observadas

𝑦𝑒𝑠𝑡 = lecturas estimadas con la recta de regresión 𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑦0

𝑛 = número de pares de valores

𝑥𝑖 = valores asignados a los estándares

𝑆𝑥𝑦 = error tipo en la estimación de x

15

2.2.12.3 Precisión

Es una medida de cuán cerca están los resultados entre sí. Por lo general, se expresa

mediante parámetros estadísticos que describen la propagación de los resultados mediante

la realización de mediciones repetidas en un material adecuado en condiciones específicas.

Los materiales deben ser representativos de las muestras de ensayo en términos de la

matriz y la concentración de analito, la homogeneidad y la estabilidad, pero no necesitan

ser MRC. Las réplicas también deben ser independientes, esto es, todo el proceso de

medición, incluyendo los pasos de preparación de muestras, debe repetirse. (Eurachem,

2014)

“Repetibilidad de medición” y “reproducibilidad de medición” representan las dos

medidas de precisión que se pueden obtener.

2.2.12.4 Repetibilidad

Estudia la variabilidad del método efectuando una serie de análisis sobre la misma

muestra en las mismas condiciones operativas (por un mismo analista, con los mismos

aparatos y reactivos, entre otros), en un mismo laboratorio y en un periodo de tiempo corto.

La repetibilidad se expresa matemáticamente por el coeficiente de variación

(desviación estándar relativa) de una serie de medidas. Uno de los factores que puede

influir en la repetibilidad del método de análisis es la concentración del analito, ya que la

desviación estándar de las respuestas obtenidas aumenta al disminuir la concentración del

analito. Por otro lado el valor aceptado del coeficiente de variación depende del intervalo

de aceptación especificado en el método de análisis. El número de réplicas se deduce a

partir del coeficiente de variación de repetibilidad del método. (Robledo & Castaño, 2012)

2.2.12.5 Reproducibilidad

Es una medida de la variabilidad en los resultados entre laboratorios utilizando el

mismo método. (Eurachem, 2014)

Dicho de otro modo, evalúa la concordancia entre resultados independientes

obtenidos mediante la variación del método de análisis, del instrumento, del laboratorio o

incluso del experimentador.

16

2.2.12.6 Métodos para la determinación de repetibilidad y reproducibilidad

Los métodos aceptables para la determinación de estudios de repetibilidad y

reproducibilidad se basan en la evaluación estadística de las dispersiones de los resultados,

ya sea en forma de rango estadístico (máximo - mínimo) o su representación como

varianzas o desviaciones estándar, estos métodos son: (MetAs & Metrólogos Asociados,

2003)

a. Rango. Permite una rápida aproximación a la variabilidad de las mediciones, no

descompone la variabilidad en repetibilidad y reproducibilidad, su aplicación

típica es como el método rápido para verificar si la relación repetibilidad y

reproducibilidad no ha cambiado.

b. Promedio y Rango. Permite una estimación tanto de repetibilidad como

reproducibilidad, sin embargo, no permite conocer su interacción, esta

interacción entre la repetibilidad y la reproducibilidad o entre el instrumento y

el operador puede conocerse en caso de que exista con el método de ANOVA.

c. ANOVA (análisis de varianza). La idea central del análisis de varianza

(ANOVA) es que cuando se tenga una serie de datos replicados estos se pueden

agrupar de una misma manera, por ejemplo, por analista, instrumento, día,

laboratorio, método, etc., la variación total en la serie completa se puede

representar como la combinación de las varianzas (s2) entre grupos y dentro de

los grupos.

El estudio de la precisión se puede realizar calculando, a través del análisis

simple de varianza (ANOVA), las desviaciones estándar de repetibilidad (Sr) y

de reproducibilidad (SR) para cada uno de los niveles de ensayo, de la siguiente

manera:

𝑆𝑟 = √𝐷𝐶𝑀𝑊 (6)

𝑆𝐿2 =

𝐷𝐶𝑀𝐵−𝐷𝐶𝑀𝑊

𝑝

𝑆𝑅 = √𝑆𝑟2 + 𝑆𝐿

2 (7)

17

Donde:

𝐷𝐶𝑀𝑊 = es la Diferencia Cuadrática Media dentro del grupo (Within)

𝐷𝐶𝑀𝐵 = es la Diferencia Cuadrática Media entre grupos (Between)

𝑝 = número de observaciones que se realizan cada día (en cada nivel) mediante

el ANOVA.

La siguiente tabla indica los datos experimentales que se consideran en un

ANOVA:

Tabla N.- 1 Datos experimentales del ANOVA

GRUPO MUESTRAL

OBSERVACIONES 1 2 … i … k-1 k

1 𝑥11 𝑥21 𝑥𝑖1 𝑥(𝑘−1)1 𝑥𝑘1

2 𝑥12 𝑥22 𝑥𝑖2 𝑥(𝑘−1)2 𝑥𝑘2

…

j 𝑥1𝑗 𝑥2𝑗 𝑥𝑖𝑗 𝑥(𝑘−1)𝑗 𝑥𝑘𝑗

…

p-1 𝑥1(𝑝−1) 𝑥2(𝑝−1) 𝑥𝑖(𝑝−1) 𝑥(𝑘−1)(𝑝−1) 𝑥𝑘(𝑝−1)

p 𝑥1𝑝 𝑥2𝑝 𝑥𝑖𝑝 𝑥(𝑘−1)𝑝 𝑥𝑘𝑝

MEDIA DE CADA GRUPO �̅�𝑖 =∑ 𝑥𝑖𝑗

𝑝𝑗=1

𝑝

MEDIA GENERAL �̅� =∑ �̅�𝑖

𝑘𝑖

𝑘

Elaborado por: Gisell Cevallos

A continuación se presenta la tabla de fórmulas para el cálculo del ANOVA:

Tabla N.- 2 Fórmulas para el cálculo del ANOVA

Origen de la

varianza

Grados de

libertad

(g.L.)

Sumas de diferencias

(SDC)

Diferencias

cuadráticas medias

(DCM = SDC/g.L.)

Entre grupos

(Between)

𝑘 − 1

𝑆𝐷𝐶𝐵 = ∑ 𝑝(�̅�𝑖 − �̅�)2

𝑘

𝑖=1

𝐷𝐶𝑀𝐵 =

𝑆𝐷𝐶𝐵

𝑘 − 1

Dentro de grupos

(Within)

𝑛 − 𝑘

𝑆𝐷𝐶𝑊 = ∑ ∑(𝑥𝑖𝑗 − �̅�𝑖)

𝑝

𝑗=1

𝑘

𝑖=1

2

𝐷𝐶𝑀𝑊 =

𝑆𝐷𝐶𝑊

𝑛 − 𝑘

Total 𝑛 − 1 𝑆𝐷𝐶𝑇 = 𝑆𝐷𝐶𝐵 − 𝑆𝐷𝐶𝑊

𝐷𝐶𝑀𝑇 =𝑆𝐷𝐶𝑇

𝑛 − 1

18

Donde:

𝐷𝐶𝑀 = son las respectivas varianzas

n = es igual al número de lecturas totales

k = es el número de días de repetición

Para aceptar los grupos estudiados como no diferentes, se obtiene el valor estimado de

Fisher, 𝑭 =𝑫𝑪𝑴𝑩

𝑫𝑪𝑴𝑾 y se compara con el F tabulado para un α prefijado (generalmente

0.05)


Las ventajas de la técnica de ANOVA comparada con el método de Promedio y

Rango son:

Es posible manejar cualquier arreglo o estructura experimental

Es posible estimar las varianzas más exactamente

Se obtiene mayor información de los datos experimentales

Permite conocer la interacción entre la repetibilidad y la reproducibilidad.

El análisis numérico para la comparación del valor obtenido de la reproducibilidad

r con respecto al de la repetibilidad R es:

Si la reproducibilidad está por abajo del 10% de la repetibilidad (R<0.1r),

generalmente se considera que la reproducibilidad es aceptable, y existe

compatibilidad entre las diferentes condiciones que fueron evaluadas.

Si la reproducibilidad está entre el 10% y el 30% de la repetibilidad

(0.1r<R<0.3r), se considera que la reproducibilidad entre las diferentes

condiciones puede ser aceptable en base a la importancia de la aplicación, costo

del equipo de medición, costo del servicio de calibración o reparación, etc.

Si la reproducibilidad está por arriba del 30% de la repetibilidad (R>0.3r), se

deberá mejorar el sistema de medición (personal, equipo, métodos,

condiciones).

2.2.12.7 Exactitud

La exactitud de un procedimiento analítico expresa la proximidad entre el valor que

es aceptado convencionalmente como el valor verdadero o un valor referencia y el valor

experimental encontrado. No debe confundirse la exactitud y precisión, la precisión está

relacionada con la dispersión de una serie de mediciones, pero no da ninguna indicación de

lo cerca que esta del valor verdadero. Se puede tener mediciones muy precisas pero poco

19

exactas; sin embargo, para que un método sea exacto se requiere un cierto grado de

precisión.

De la definición de exactitud surge el principal problema: ¿cuál es el valor

verdadero del analito en la muestra?, el valor verdadero en muchos casos se desconoce. No

obstante, cuando se dispone de patrones de referencia certificados, el valor de dicho patrón

es el que se acepta como valor verdadero y la exactitud puede evaluarse aplicando el

método sobre dicho patrón, o bien analizando muestras de placebo o de problema a las que

se ha añadido una cantidad conocida de dicho patrón. También se acepta la comparación de

resultados con un método de referencia validado del que ya se ha demostrado su exactitud;

entonces el valor verdadero es el que se obtiene con dicho método de referencia y se

compara con el valor hallado con el método nuevo que se quiere validar. (Robledo &

Castaño, 2012)

El criterio de aceptación viene dado por el porcentaje de recuperación, cuyo valor

debe estar entre 90-110%. Se calcula con la siguiente ecuación:

% 𝑅𝑒𝑐𝑢𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 =𝐶𝑜𝑏𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑎

𝐶𝑒𝑠𝑝𝑒𝑟𝑎𝑑𝑎× 100 (8)

2.2.12.8 Límite de detección

El objetivo de la determinación del límite de detección (LD) es establecer la

concentración más baja del analito presente en una muestra, que puede ser detectada

utilizando un procedimiento de medida dado, con un nivel de confianza específico.

(Eurachem, 2014)

El límite de detección se expresa habitualmente en forma de concentración de

analito (por ejemplo, porcentaje, partes por millón, entre otras).

𝐿𝐷 =3×𝑆𝐵

𝑚 (9)

Donde:

𝑆𝐵 = desviación estándar del blanco

𝑚 = pendiente de la curva

20

2.2.12.9 Límite de cuantificación

Dado un método analítico determinado, se entiende por límite de cuantificación

(LC) de dicho método, la mínima cantidad de analito presente en la muestra que se puede

cuantificar, bajo las condiciones experimentales descritas, con una adecuada precisión y

exactitud. (Robledo & Castaño, 2012)

𝐿𝐶 =10×𝑆𝐵

𝑚 (10)

Donde:

𝑆𝐵 = desviación estándar del blanco


2.2.12.10 Rango o intervalo de trabajo

El rango se define como el intervalo entre la concentración superior e inferior de

analito para el cual se ha demostrado la correcta precisión, exactitud y linealidad del

método descrito. (Robledo & Castaño, 2012)

El extremo inferior del intervalo de trabajo está determinado por el límite de

cuantificación, LC.

𝐿𝑖𝑛𝑓𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 = (𝑚 × 𝐶) + 𝐿0 𝑖𝑛𝑓 (11)

𝐿0 𝑖𝑛𝑓 = 𝐿0 + (𝑡 × 𝑆𝑥𝑦)

Donde:

𝐿𝑖𝑛𝑓𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 = límite inferior


𝐶 = concentración

𝑡 = t de Student

𝑆𝑥𝑦 = error tipo de x

𝐿0 = ordenada al origen

El extremo superior del intervalo de trabajo está definido por las concentraciones a

las cuales se observan anomalías significativas en la sensibilidad analítica.

21

𝐿𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 = (𝑚 × 𝐶) + 𝐿0 𝑠𝑢𝑝 (12)

𝐿0 𝑠𝑢𝑝 = 𝐿0 − (𝑡 × 𝑆𝑥𝑦)

Donde:

𝐿𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 = límite superior


𝐶 = concentración

𝑡 = t de Student

𝑆𝑥𝑦 = error tipo de x

𝐿0 = ordenada al origen

Cuando la muestra de ensayo recibida en el laboratorio es procesada (digerida,

extraída, diluida) antes de presentarse al instrumento de medición y registrar una señal, se

tienen dos intervalos de trabajo: (Eurachem, 2014)

El intervalo de trabajo del método, se relaciona con la concentración de la

muestra de laboratorio.

Para evaluar el intervalo de trabajo del método, se deben tener a disposición

muestras con concentraciones conocidas y blancos de muestra; además las

muestras utilizadas deberán someterse al procedimiento de medición completo;

las concentraciones de las diferentes muestras deben cubrir, de preferencia, todo

el rango de interés; y el instrumento deberá ser calibrado de acuerdo con el

procedimiento de calibración propuesto.

El resultado de medición para cada muestra de ensayo se calcula de acuerdo con

el procedimiento documentado y esos valores se grafican en el eje y en función

de las concentraciones conocidas de las muestras (eje x).

El intervalo de trabajo del instrumento, está definido en términos de la

concentración de una muestra de ensayo procesada presentada al instrumento

para su medición.

Para evaluar el intervalo de trabajo del instrumento y confirmar su aptitud para

el uso, se deberían estudiar patrones de calibración con un alcance de

concentración que sobrepase el rango de concentración esperado en ± 10% o

incluso ± 20% y graficar las señales.

La evaluación inicial del intervalo de trabajo se realiza mediante una inspección

visual de la curva de respuesta. El siguiente paso es confirmar la relación entre

22

la concentración y la respuesta del instrumento revisando las estadísticas de

regresión y el gráfico de residuales del modelo elegido.

En la siguiente figura se da un ejemplo del intervalo de trabajo de un instrumento

en el que se representa la señal del instrumento en función de las concentraciones de los

patrones de calibración (A) y se da un ejemplo del intervalo de trabajo de un método en el

que se grafican la concentración medida en función de las concentraciones conocidas de la

muestra de ensayo (B).

Figura 1. (A) Ejemplo típico de una curva de respuesta obtenida con un método instrumental. (B) Ejemplo

típico de una curva obtenida con un procedimiento de medición en el que se representa la concentración

medida en función de la concentración de la muestra de ensayo.

Durante la validación, se debe evaluar tanto el intervalo de trabajo del instrumento

como el del método.

2.2.12.11 Incertidumbre

Es el parámetro asociado al resultado, es decir, caracteriza la dispersión de los

valores que razonablemente pueden ser atribuidos al mesurando. En este sentido, es

importante que para un método validado o verificado por el laboratorio, se realice la

determinación de las diferentes fuentes o componentes de la incertidumbre de la medición

presentes ya sea en la muestra como en equipos, materiales y reactivos utilizados en el

análisis. (Instituto de Salud Pública Chile, 2010)

Hoy en día es cada vez más importante que los resultados analíticos vayan

acompañados de su incertidumbre. Así lo establece la Norma ISO 17025 la cual establece

23

la necesidad de calcular o estimar las incertidumbres en los resultados de ensayos

cuantitativos y calibraciones que se realicen en el laboratorio.

En un procedimiento experimental que nos proporciona el valor de una magnitud x,

el resultado no coincide exactamente con el valor real de dicha magnitud. La diferencia

entre el valor real y el valor medido se denomina error de la medida (ε).

𝜖 = 𝑥𝑚𝑒𝑑 − 𝑥𝑟𝑒𝑎𝑙 (13)

Los errores pueden clasificarse, según su origen, en sistemáticos y accidentales.

Un error sistemático se define como la componente del error que, en el transcurso

de una cantidad de análisis del mismo mensurando, permanece constante o varía de forma

predecible. No depende del número de medidas realizadas y no se puede reducir al

aumentar el número de análisis bajo condiciones de medida constantes. (Eurachem, Citac,

2012)

Además puede haber otros factores no aleatorios que degraden la medida y en cada

caso la técnica para estimar esta contribución depende del experimento en particular. Por

ejemplo, si se mide el tiempo con un cronómetro, además del error de escala habrá que

tener en cuenta el tiempo de reacción de la persona que realiza el experimento.

Los errores accidentales o incertidumbre aleatoria es aquella que es debida a

efectos ambientales aleatorios tales como fluctuaciones en la temperatura o vibraciones así

como a variaciones en las características de los equipos utilizados en el experimento. Por

ejemplo, si se realiza un experimento con un láser, la intensidad del haz producida por el

equipo puede variar en el tiempo y/o cada vez que se repite el experimento. La manera de

acotar el error aleatorio es repetir la medida n veces, lo cual nos proporciona el valor más

probable.

El error es siempre desconocido, pero puede estimarse una cota superior para su

valor absoluto. Esta cota se denomina incertidumbre de la medida y se denota por ∆x o µ.

De la definición de error e incertidumbre se deduce que el valor real de la medida

se encuentra en el intervalo:

𝑥𝑟𝑒𝑎𝑙 ∈ [𝑥𝑚𝑒𝑑 − ∆𝑥, 𝑥𝑚𝑒𝑑 + ∆𝑥]

24

Es decir, 𝑥𝑚𝑒𝑑 se encuentra en el punto medio del intervalo, y debido a ello, el

resultado de una medida se escribe siempre de la forma:

𝑥 = 𝑥𝑚𝑒𝑑 ± ∆𝑥 ó 𝑥𝑚𝑒𝑑 ± 𝜇 (14)

2.2.12.11.1 Cálculo de la incertidumbre

Aproximación ISO: Comúnmente, este método recibe el nombre de “bottom-up”

debido a que divide el proceso de medida químico en sus partes fundamentales y cada una

de ellas se subdivide en contribuciones más pequeñas. (Maroto, Boqué, & Riu)

Posteriormente, se calcula la incertidumbre de cada una de las partes y se combinan

para obtener la incertidumbre global del proceso de medida químico.

Bottom-up estima la incertidumbre global, identifica y combina todos los orígenes

de incertidumbre asociada con la medida según el siguiente esquema fundamental:

Figura 2. Etapas a seguir para el cálculo de la incertidumbre según el método de la ISO.

A. Especificación.

En esta etapa debe modelarse el proceso de medida. Es decir, se establece cual es la

relación que hay entre el resultado analítico y los parámetros de los que depende. Se

establece una relación entre el mesurando y (resultado) y los parámetros de los que

depende, siempre que sea posible en la forma de una expresión algebraica.

• Modelado del proceso de medida Especificación

• Identificación de las fuentes de incertidumbre Identificación

• Cálculo de la incertidumbre estándar Cuantificación

• Cálculo de la incertidumbre estándar combinada

• Cálculo de la incertidumbre expandida Combinación

25

𝑦 = 𝑓(𝑥1, 𝑥2, … , 𝑥𝑛) (15)

B. Identificación.

En esta etapa se localizan todas las fuentes que contribuyen de manera significativa

a la incertidumbre de la medida:

Incertidumbre del patrón utilizado en la calibración de un instrumento.

Incertidumbre propia de la calibración de los instrumentos utilizados en los

ensayos.

Repetibilidad de las lecturas.

Reproducibilidad de las mediciones por cambio de observadores, instrumentos,

condiciones de las pruebas, etc.

Características propias del instrumento, como resolución, histéresis, deriva, etc.

Variaciones de las condiciones ambientales.

Definición del propio mesurando.

Modelo particular de la medición.

Variaciones en las magnitudes de influencia.

C. Cuantificación.

En esta etapa se evalúan todas las incertidumbres consideradas en la etapa de

identificación. Dependiendo de su origen, se tienen dos clases de incertidumbres:

I. Incertidumbre tipo A. Es la que se puede determinar exclusivamente a partir

del análisis estadístico de un conjunto de observaciones individuales mediante

cualquier método matemático válido para analizar datos estadísticos. (González,

2009)

Sean x1, x2, x3,..., xn los valores obtenidos al realizar n mediciones sucesivas de

la magnitud x, que pueden coincidir o no. Si no coinciden, esto es un índice de

que hubo factores fortuitos o accidentales influyendo en los resultados. Se toma

entonces como "mejor valor", o valor estimado del mesurando x, el promedio

aritmético o valor medio de los n valores y como incertidumbre estándar (μ) de

ese mejor valor se toma la desviación estándar del valor medio.

𝜇(𝑥) = 𝑠(𝑥) = √∑ (𝑥𝑖−�̅�)2𝑛

𝑖=1

𝑛−1 (16)

26

II. Incertidumbre tipo B. Proviene de una fuente externa, ajena a las posibles

correcciones y manipulaciones que se puedan llevar a cabo en el laboratorio, es

decir, es aquella en la que influyen factores diferentes a los estrictamente

estadísticos y que usualmente no pueden ser modificados por el operador, como

por ejemplo las especificaciones del fabricante del instrumento y calibración

previa.

La apreciación de un instrumento es la menor división de su escala. Mientras

más pequeño sea el valor de esa menor división, mayor será la sensibilidad del

instrumento y menor su contribución a la incertidumbre de la medición. La

sensibilidad es invariable y propia del instrumento, y la incertidumbre que

introduce en la medición no puede ser reducida en forma alguna en el

laboratorio, pues es una medida de la incertidumbre introducida por el

fabricante al comparar las lecturas de su instrumento con los patrones

correspondientes. (González, 2009)

Cuando no se posee el manual del fabricante, es usual tomar el valor de la

menor división de instrumento como una medida de la incertidumbre. En este

caso, si xo es el resultado de una sola medición de un mesurando x y dxo el valor

de la menor división de la escala, el valor a reportar será:

𝑥 = 𝑥0 ± 𝑑𝑥0 (17)

D. Combinación.

Una vez que se han evaluado todas las incertidumbres, se combinan según la ley de

propagación de la varianza para dar la incertidumbre combinada. Si hay datos

correlacionados, se considerarán sus covarianzas.

𝜇𝑐(𝑦) = √∑ (𝜕𝑦

𝜕𝑥𝑖)

2

𝜇2(𝑥𝑖)𝑛𝑖=1 (18)

Si la relación de especificación involucra productos y cocientes, y no hay términos

correlacionados, la expresión de la incertidumbre combinada es muy sencilla utilizando

incertidumbres relativas.

Es posible introducir otros elementos que contribuyan a la incertidumbre, como

factores o sumandos de incertidumbre establecida.

27

𝜇𝑐𝑜𝑚𝑏 = √𝜇𝑝𝑟𝑒𝑝 𝑠𝑡2 + 𝜇𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎

2 + 𝜇𝑚é𝑡𝑜𝑑𝑜2 (19)

Donde:

𝜇𝑐𝑜𝑚𝑏 = incertidumbre combinada

𝜇𝑝𝑟𝑒𝑝 𝑠𝑡2 = incertidumbre de la preparación de los estándares

𝜇𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎2 = incertidumbre de la curva de calibración

𝜇𝑚é𝑡𝑜𝑑𝑜2 = incertidumbre del método

Incertidumbre de la preparación de los estándares. Para la preparación de

estándares se utiliza la siguiente ecuación:

𝐶1𝑉1 = 𝐶2𝑉2 (20)

Para calcular la incertidumbre se aplica:

𝜇𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑚 = 𝐶𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑚√(𝜇𝑠𝑡.𝐼316

1000 𝑚𝑔

𝐿⁄)

2

+ (𝜇𝑠𝑡.𝑎𝑙í𝑐𝑢𝑜𝑡𝑎

1 𝑚𝐿)

2

+ (𝜇𝑠𝑡.𝑎𝑓𝑜𝑟𝑜

1000 𝑚𝑙)

2

(21)

Donde:

𝜇𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑚 = incertidumbre de la solución estándar intermedia

𝐶𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑚 = concentración de la solución estándar intermedia

Para calcular la incertidumbre de la calibración de acuerdo al estándar que se va a

preparar, se aplica la siguiente fórmula:

Para el estándar de x µg/L

𝜇𝑥 = 𝐶𝑥√(𝜇𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑚

1000 𝜇𝑔

𝐿⁄)

2


𝑦)

2


25 𝑚𝑙)

2

(22)

Donde:

𝜇𝑥 = incertidumbre del estándar x

𝐶𝑥 = concentración del estándar x

x = valor de la concentración del estándar

y = volumen de la solución intermedia tomado para preparar el estándar

28

Incertidumbre de la curva de calibración. La incertidumbre se calcula para cada

punto de la curva de calibración mediante la siguiente ecuación:

𝜇𝑐𝑎𝑙 𝑥 = √(𝑠𝑥𝑦)2

+ 𝜇𝑥2 (23)

Donde:

𝜇𝑐𝑎𝑙 𝑥 = incertidumbre combinada para el estándar x dentro de la curva de calibración

𝑠𝑥𝑦 = error tipo o desviación estándar de la curva de calibración

Incertidumbre del método. Una vez calculadas las incertidumbres de las diferentes

fuentes para la validación se calcula la incertidumbre combinada mediante la siguiente

ecuación:

𝜇𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑥 = √(𝜇𝑐𝑎𝑙)2 + (𝜇𝑟𝑒𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛)2 + (𝑠𝑅)2 (24)

𝜇𝑟𝑒𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 =𝑡𝑜𝑙𝑒𝑟𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝𝑜

√3 (25)

Donde:

𝜇𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑥 = incertidumbre combinada para el punto x

𝜇𝑟𝑒𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 = incertidumbre asociada a la resolución del equipo

Incertidumbre de la réplica de la muestra. Para equipos que realicen réplicas a los

estándares y las muestras, la incertidumbre se calcula mediante la siguiente ecuación:

𝜇𝑟é𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎 =(%𝑆𝑅𝐷)

√3×100×𝜇𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝𝑜 (26)

Donde:

%𝑆𝑅𝐷 = desviación estándar al 5%

Incertidumbre expandida. La etapa final es multiplicar la incertidumbre estándar

combinada por el factor de cobertura escogido para obtener una incertidumbre

expandida. La incertidumbre expandida se requiere para proporcionar un intervalo que

se espera que comprenda una gran fracción de la distribución de valores los cuales

podrían ser atribuidos razonablemente al mensurando. (Eurachem, Citac, 2012)

29

El SAE ha decidido que los laboratorios de calibración acreditados deben obtener una

incertidumbre expandida de medida (U), que se calcula multiplicando la incertidumbre

típica µc de la estimación de salida y por un factor de cobertura k.

𝜇𝑒𝑥𝑝𝑎𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎 = 𝜇𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖𝑛𝑎𝑑𝑎 × 𝑘 (27)

Donde:

𝑘 = 2

𝑘 es el factor de cobertura que vale 2 o 3 según el nivel de confianza sea del 95% o

99%. En casos donde se sospecha la normalidad se puede calcular k para los grados de

libertad efectivos.

2.2.13 Espectroscopía de absorción atómica

2.2.13.1 Principio

Al suministrar una determinada cantidad de energía a un átomo cualquiera en

estado fundamental (Eo), ésta es absorbida por el átomo de tal forma que se incrementará el

radio de giro de sus electrones de la capa externa llevando al átomo a un nuevo estado

energético (E1) que llamamos excitado.

Cuando éste vuelve a su estado fundamental, cede una cantidad de energía

cuantitativamente idéntica a su energía de excitación, emitiendo radiaciones a longitudes

de onda determinadas.

Cuando los átomos en estado fundamental se encuentran con las mismas

radiaciones que ellos mismos son capaces de emitir, se produce una absorción de las

mismas, desplazándose el equilibrio hacia la izquierda y pasando los átomos del estado

fundamental al excitado. El fenómeno de absorción de radiaciones a determinadas

longitudes de onda en el caso particular en que el medio absorbente sean los átomos en

estado fundamental, se conoce como Espectroscopía de Absorción Atómica.

(Departamento de Medicina Legal, Toxicología y Psiquiatría)

30

La Espectroscopía de Absorción Atómica año con año ha tenido mejoras tanto en el

aspecto de sensibilidad como en la calidad y precisión de los resultados. Continuamente se

han hecho mejoras, tanto en el logro de detección de cantidades cada vez más pequeñas (al

nivel de ultra trazas), así como en la calidad de la señal. La necesidad de detectar

cantidades menores de elementos en muestras de: fluidos biológicos, aguas potables y

residuales, componentes electrónicos, alimentos, etc. ha sido el origen de tal técnica.

2.2.13.2 Instrumentación

2.2.13.2.1 Instrumentos de un solo haz

Un instrumento típico de haz sencillo consiste de una lámpara de cátodo hueco, una

lámpara de deuterio para corrección por absorción no atómica, un modulador (chopper), un

atomizador, un monocromador y un transductor; como se observa en la Figura 3.

Figura 3. Instrumento típico de haz sencillo.

Este instrumento es utilizado y está basado en los mismos principios teóricos que

un espectrofotómetro convencional. Primero se aspira el blanco y se ajusta la lectura a

100% de Transmitancia; posteriormente se aspira la muestra problema y se hace la lectura

de absorbancia o transmitancia.

31

La radiación de la lámpara de deuterio pasa en forma alterna con la radiación de la

lámpara de cátodo hueco, para que el detector perciba alternadamente las dos señales. El

chopper o cortador, consiste de cuadrantes huecos y cuadrantes con espejos, y es el

mecanismo a través del cual es posible que el detector reciba en forma alterna la señal de la

lámpara de cátodo hueco y la de la lámpara de deuterio, con respecto al tiempo y compara

las dos absorbancias. (Universidad Nacional UNAD)

2.2.13.2.2 Instrumentos de doble haz

En un instrumento de doble haz, la radiación emitida por la fuente es dividida por

un modulador con espejos. Este consiste de una pieza circular con secciones alternadas de

espejo y partes huecas; esta pieza está girando, de manera que el haz de la fuente pasa

alternadamente por el hueco del modulador y llega a la llama o choca con una sección de

espejo del mismo y es reflejado.

Estos dos haces son recombinados en un espejo especial (half-silvered mirror)

pasan a través de un monocromador y finalmente la señal es enviada por medio de un

fotomultiplicador. Esta señal recibida por el sistema de lectura es la relación entre la señal

de referencia y la señal de la muestra misma. Aún y cuando no se encuentre la lámpara de

deuterio para corrección por absorción no atómica, el instrumento de doble haz la puede

contener como accesorio opcional. La Figura 4 es representativa de un instrumento de

doble haz. (Universidad Nacional UNAD)

Figura 4. Diagrama esquemático de un instrumento de doble haz.

32

Como se dijo anteriormente los componentes básicos de un espectrómetro de

absorción atómica son:

a. Una fuente de radiación que emita una línea específica correspondiente a la

necesaria para efectuar una transición en los átomos del elemento analizado.

b. Un nebulizador, que por aspiración de la muestra líquida, forme pequeñas gotas

para una atomización más eficiente.

c. Un quemador, en el cual por efecto de la temperatura alcanzada en la

combustión y por la reacción de combustión misma, se favorezca la formación

de átomos a partir de los componentes en solución.

d. Un sistema óptico que separe la radiación de longitud de onda de interés, de

todas las demás radiaciones que entran a dicho sistema.

e. Un detector o transductor, que sea capaz de transformar, en relación

proporcional, las señales de intensidad de radiación electromagnética, en

señales eléctricas o de intensidad de corriente.

f. Un amplificador o sistema electrónico, que como su nombre lo indica amplifica

la señal eléctrica producida, para que en el siguiente paso pueda ser procesada

con circuitos y sistemas electrónicos comunes.

g. Por último, se requiere de un sistema de lectura en el cual la señal de intensidad

de corriente, sea convertida a una señal que el operario pueda interpretar

(ejemplo: transmitancia o absorbancia). Este sistema de lectura, puede ser una

escala de aguja, una escala de dígitos, un graficador, una serie de datos que

pueden ser procesados a su vez por una computadora, etc.

Figura 5. Componentes de un Espectrofotómetro de Absorción Atómica.

2.2.13.2.3 Fuente de radiación

La fuente de radiación característica debe poseer tres propiedades fundamentales:

33

Monocromaticidad: La línea de resonancia se debe poder seleccionar con toda

precisión exactamente a la longitud de onda del elemento a determinar.

Intensidad: Deber ser lo suficientemente intensa a la longitud de onda de

interés.

Estabilidad: Suficiente como para poder realizar las medidas sin fluctuaciones

considerables.

Actualmente hay varias fuentes de radiación utilizables: las de emisión continua,

que abarcan el espectro desde el ultravioleta lejano hasta el visible, y las fuentes de

emisión discontinua, que emiten únicamente a longitudes de onda muy concretas. Las

fuentes de emisión continua son muy buenas, pero necesitan un monocromador de un

elevado poder de resolución cuyo precio es muy alto. Por esta razón son más utilizadas las

fuentes de emisión discontinua, entre las que se pueden distinguir las lámparas de cátodo

hueco y las lámparas de descarga sin electrodos. Tanto unas como otras requieren un

período de calentamiento antes de comenzar las mediciones.

La parte más crítica de un instrumento de absorción atómica es la fuente, ya que es

muy difícil medir con buena exactitud líneas de absorción tan estrechas como las que

presentan los átomos. El problema se ha resuelto aplicando el principio de que cada especie

química es capaz en condiciones adecuadas, de absorber sus propias radiaciones. Bajo esta

premisa se han desarrollado las lámparas de cátodo hueco y las lámparas de descarga sin

electrodos.

2.2.13.2.3.1 Lámparas de cátodo hueco

Consiste en un tubo de vidrio que contiene argón o neón a baja presión (1-5 torr) y

dos electrodos. El ánodo suele ser tungsteno, y el cátodo, de forma cilíndrica, está

construido con el metal que se desea determinar, como se observa en la Figura 6.

Figura 6. Lámpara de cátodo hueco.

34

Cuando se aplica una diferencia de potencial suficiente entre los dos electrodos

tiene lugar la ionización del gas y los cationes gaseosos son acelerados hacia el cátodo,

adquiriendo la suficiente energía cinética para arrancar algunos átomos metálicos del

material catódico. Algunos de estos átomos metálicos son excitados al chocar con los iones

gaseosos, y al retornar a su estado fundamental emiten radiación característica, lo cual se

representa en la Figura 7.

Figura 7. Esquema de la emisión de radiación en el cátodo.

Al apagar la lámpara, los átomos metálicos vaporizados tienden a depositarse sobre

las paredes del cátodo o sobre las paredes de vidrio del tubo, siendo mínima la posibilidad,

por el diseño cilíndrico del cátodo. El hecho de que los diferentes elementos tengan que ser

determinados de uno en uno hace que la absorción atómica sea una técnica de análisis

cuantitativo, siendo altamente efectiva para la identificación de los elementos presentes en

una muestra.

Ordinariamente, para cada elemento se utiliza una lámpara, si bien se han

comercializado lámparas de cátodo hueco multielementales. Estas lámparas se construyen

con aleaciones de diferentes metales procurando que tengan similares puntos de fusión y

volatilidad, como por ejemplo, Ca/Mg, Ag/Au, Cu/Pb/Zn, Co/Cr/Cu/Fe/Mn/Ni. El costo de

una lámpara de multielementos, es menor a la suma del costo de cada una de las diferentes

lámparas individuales, desafortunadamente este tipo de lámparas tienen grandes

inconvenientes, entre ellos principalmente el hecho de que el haz de radiación producido

no tiene la intensidad ni la pureza espectral que proporciona una lámpara individual. Otra

gran desventaja que tienen, es que aún y cuando se emplee la lámpara para determinar un

solo elemento, los elementos concomitantes también se están gastando sin obtener

provecho de ellos. Es por ello que para elegir entre una lámpara de cátodo hueco individual

y una de multielementos deben considerarse factores como: frecuencia de uso, grado de

exactitud requerida en los resultados, presupuesto de laboratorio, etc.

35

2.2.13.2.3.2 Lámparas de descarga sin electrodos

La lámpara de descarga sin electrodos se construye colocando una pequeña

cantidad de una sal del elemento metálico (generalmente un yoduro), o el elemento

metálico mismo si así es más conveniente, en un recipiente de cuarzo, el cual previamente

se ha sometido al vacío antes de sellarse. Posteriormente, esta ampolleta de cuarzo se

coloca dentro de un cilindro de cerámica el cual está acoplado a un generador de

radiofrecuencia.

Cuando la lámpara se enciende se forma un campo de microondas el cual causa la

volatilización y la excitación de algunos átomos del elemento depositado en la cápsula de

cuarzo de la lámpara y así se forma el haz de radiación del elemento específico a

determinar. La Figura 8 es esquemática de una lámpara de este tipo.

Figura 8. Lámpara de descarga sin electrodos.

2.2.13.2.4 Sistemas de atomización

El proceso por el cual la muestra se convierte en un vapor atómico se denomina

atomización. La espectroscopia de absorción atómica requiere que los átomos del analito

estén en fase gaseosa, los iones o átomos de la muestra deben de estar disueltos y

vaporizados en una fuente de alta temperatura como una llama u horno de grafito. La

precisión y exactitud de los métodos atómicos dependen en gran medida de la etapa de

atomización.

En el siguiente apartado se describe con detalle uno de los métodos más habituales

de atomizar la muestra en la espectrometría de absorción atómica.

36

2.2.13.2.4.1 Atomización electrotérmica

Los atomizadores electrotérmicos proporcionan generalmente una mayor

sensibilidad debido a que toda la muestra se atomiza en un período muy corto y el tiempo

promedio de permanencia de los átomos en el camino óptico es de 1 segundo o más.

En los atomizadores electrotérmicos, unos pocos microlitros de muestra se

evaporan primero a baja temperatura y, luego, se calcinan a una temperatura algo más alta

en un tubo de grafito calentado eléctricamente, similar al de la Figura 9. Tras la

calcinación, la corriente se incrementa rápidamente a varios cientos de amperios, lo que

eleva la temperatura a unos 2000°C o 3000°C; la atomización de la muestra se produce en

un período de tiempo de unos pocos milisegundos a segundos. En estas condiciones, se

mide la absorción de las partículas atomizadas en la zona situada inmediatamente por

encima de la superficie calentada. (Skoog, Holler, & Nieman, 2001)

Figura 9. Diseño de un tubo de grafito.

2.2.13.2.4.2 Atomizadores electrotérmicos

La Figura 10 representa una sección transversal de un atomizador electrotérmico

comercial. En este sistema, la atomización tiene lugar en un tubo cilíndrico de grafito

abierto por ambos extremos y que tiene un orificio central para la introducción de la

muestra mediante una micropipeta. El tubo es de unos 5 cm de largo y tiene un diámetro

interno de algo menos de 1 cm. El tubo intercambiable de grafito se ajusta perfectamente a

un par de contactos eléctricos de grafito cilíndricos que se ubican en los dos extremos del

tubo. Estos contactos se mantienen dentro de una caja metálica refrigerada por agua.

Existen dos corrientes de gas inerte. La corriente externa previene la entrada de aire

exterior y la consiguiente incineración del tubo. La corriente interna fluye por entre los dos

37

extremos del tubo y sale por el orificio central del compartimento de muestra. Esta

corriente no sólo elimina el aire sino que sirve también para desalojar los vapores

generados a partir de la matriz de la muestra durante las dos primeras etapas de

calentamiento.

Figura 10. Sección transversal de un horno de grafito.

La plataforma que se ilustra en la Figura 9 se utiliza con frecuencia en los hornos de

grafito. La plataforma también es de grafito y se encuentra debajo del orificio de entrada de

la muestra. La muestra se evapora y se calcina sobre esta plataforma de la manera usual.

Sin embargo, cuando la temperatura del tubo se eleva rápidamente, la atomización se

retrasa, ya que la muestra no está el tiempo suficiente en contacto directo con la pared del

horno. Por tanto, la atomización tiene lugar en un medio en el que no se produce un cambio

tan rápido de temperatura. De este modo se obtienen picos más reproducibles.

Se ha demostrado empíricamente que reduciendo la porosidad natural del tubo de

grafito, se pueden mitigar algunos de los efectos de la matriz de la muestra y la pobre

reproducibilidad, asociados a la atomización en horno de grafito. Durante la atomización,

parte del analito y de la matriz difunden aparentemente en el tubo, lo que hace más lento el

proceso de atomización, obteniéndose así señales más bajas del analito. Para evitar este

efecto, la mayoría de las superficies de grafito se recubren con una delgada capa de

carbono pirolítico, que permite sellar los poros del tubo de grafito. El grafito pirolítico es

un tipo de grafito que se ha depositado capa a capa en un medio altamente homogéneo.

(Skoog, Holler, & Nieman, 2001)

38

La vida promedio de los tubos de grafito es de 50 a 300 determinaciones, lo cual

varía dependiendo de los parámetros utilizados en la técnica de Horno de Grafito como

son: tiempo y temperatura de atomización, tipo y pureza del gas inerte, naturaleza de la

muestra, etc. La forma de saber cuando los tubos de grafito deben reemplazarse es en el

momento en que la sensibilidad de estos decrece en un 20-25% respecto al valor de

sensibilidad que se tenía originalmente. También es síntoma de envejecimiento del tubo la

pérdida de precisión, esto es, la no reproducibilidad de los resultados. (Rocha)

2.2.13.2.5 Monocromadores

La única finalidad del monocromador es aislar la línea de resonancia del elemento

de interés. Para la mayor parte de los elementos, el problema suele ser sencillo, pues las

diferentes líneas suelen estar bastante separadas. Ello hace que no sea necesario un

monocromador de alta resolución, y en consecuencia, no demasiado costoso, siendo este

uno de los factores que han contribuido a que la técnica sea muy utilizada en la práctica

ordinaria del análisis.

Las anchuras de rendija juegan un papel importante, al determinar la fracción del

espectro que incide en el detector. La rendija deberá ser lo más estrecha posible, con objeto

de reducir la cantidad de radiación emitida por la llama que llega al detector. Algunos

instrumentos comerciales están provistos de dos tipos de rendijas, para usarlas con llama o

con atomización electrotérmica respectivamente.

2.2.13.2.6 Detectores

El sistema de detección puede estar diseñado con fotoceldas, fototubos, fotodiodos

o fotomultiplicadores. Esto depende de los rangos de longitud de onda, la sensibilidad y la

velocidad de respuesta requeridas. El sistema de detección recibe la energía lumínica

proveniente de la muestra y la convierte en una señal eléctrica proporcional a la energía

recibida. La señal eléctrica puede ser procesada y amplificada, para que pueda interpretarse

a través del sistema de lectura y es presentada al analista de diferentes maneras.

2.2.13.2.7 Sistema de lectura

La mayoría de los instrumentos están equipados con un mecanismo de lectura

digital. Instrumentos más modernos están equipados con microprocesadores y equipos

independientes de control, capaces de integrar las señales de absorción en el tiempo y

linealizar la curva de calibración en concentraciones altas.

39

2.2.14 Espectrofotometría de absorción atómica electrotérmica

La espectrofotometría de absorción atómica electrotérmica, se basa en el mismo

principio que la atomización directa en llama, con la diferencia que en este caso se emplea

un atomizador calentado eléctricamente (horno de grafito) en lugar del quemador de

llama. La tecnología de horno de grafito fue el resultado de la necesidad de contar con una

técnica que emplease volúmenes mínimos de muestra.

Las técnicas de Horno de Grafito tienen mucho en común con las técnicas de

Espectroscopía en Flama. De hecho la finalidad en el Horno de Grafito es la misma que en

la flama: la producción de una nube de átomos de un elemento específico y medir su

concentración en función de la cantidad de radiación que es absorbida por la especie.

Debe tenerse en cuenta que aún y cuando existen similitudes, hay también grandes

diferencias entre estas dos técnicas, lo cual puede evidenciarse en la Tabla N.- 3. Asimismo

los problemas inherentes a cada una de ellas son bien específicos. Por ejemplo: en Horno

de Grafito se tiene casi siempre efectos de señal de fondo, mientras que en flama esto no es

muy común a menos que la matriz de la muestra sea sumamente compleja.

Tabla N.- 3 Diferencias y similitudes en la atomización en flama y en horno de grafito

Atomización en flama Horno de grafito

La muestra aspirada es convertida en gotas

(spray) que tienen un tamaño lo suficientemente

pequeño para llegar hasta el quemador, donde el

solvente es evaporado y el sólido resultante se

funde y vaporiza para formar moléculas

volátiles y disociarse en átomos.

Se utiliza un tubo de grafito en vez de una flama

como medio de atomización. La muestra es

colocada en este tubo y por calentamiento por el

paso de una corriente eléctrica por el horno, la

temperatura aumenta gradualmente para realizar

el proceso en un tiempo mayor que en la flama.

En una flama la cantidad de átomos que se

encuentran en ella es constante una vez

alcanzado el equilibrio.

Los átomos son formados por una sola vez y en

un corto tiempo, por lo que la señal es

instantánea pero de gran intensidad.

Los gases producidos en la combustión arrastran

los átomos producidos en la misma, por lo que

su estancia en el haz de radiación es muy corta.

Es posible suprimir el paso de gas de acarreo,

por lo que los átomos formados permanecen

más tiempo en el trayecto del haz de la lámpara

y consecuentemente se tiene una mayor señal en

la lectura de absorbancia.

Los elementos contenidos en el spray que llega

al quemador no son convertidos eficientemente

en átomos, pues el tiempo del proceso es muy

corto en la flama.

Se dispone de más tiempo y de una forma más

eficiente de transferir energía térmica a la

muestra, lo que permite la formación de átomos

de manera completa.

40

Los rangos de detección son del orden de partes

por millón (ppm).

Los rangos de detección son del orden de partes

por billón (ppb), lo que hace que el equipo sea

más sensible.


Sumados los efectos antes mencionados se tiene como resultado que en Horno de

Grafito la sensibilidad es 100 o 1000 veces mayor que la correspondiente a la técnica de

flama. Otra ventaja del Horno de Grafito es que la cantidad de muestra requerida para el

análisis es mínima, siendo valores en el rango de 10 a 100 µl por determinación. También

es factible analizar por Horno de Grafito muestras sólidas sin ninguna previa disolución o

preparación, lo cual sí es necesario en la técnica de flama. (Rocha)

La técnica electrotérmica se utiliza sólo a niveles de concentración por debajo del

rango óptimo de absorción atómica de llama directa porque está sujeta a más interferencias

que el procedimiento de llama y requiere un mayor tiempo de análisis. El método de

adiciones estándar puede ser necesario para asegurar la validez de los datos. Debido a la

alta sensibilidad de esta técnica, es extremadamente susceptible a la contaminación, es por

ello que puede requerirse un cuidado adicional en el manejo y análisis de la muestra.

2.2.14.1 Técnica de atomización en Horno de Grafito

La atomización en Horno de Grafito, como se ha indicado, tiene como finalidad el

efectuar de una manera controlada y a voluntad, toda la secuencia de procesos que

conducen a la atomización. La Figura 11 ilustra de qué manera se programan los diferentes

pasos en el tratamiento de la muestra para lograr la producción de un vapor de átomos.

Figura 11. Programa típico en Horno de

Grafito: 0-5 s calentamiento en rampa desde

25°C hasta 120°C; 5-10 s secado a

temperatura constante de 120°C por 5 s; 10-

20 s calentamiento en rampa desde 120°C

hasta 600°C en 10 s; 20-30 s calcinación a

temperatura constante de 600°C durante 10

s; atomización desde 600°C hasta 2200°C y

sostenimiento de la temperatura de

atomización durante 5 s; 35 a 40 s

incremento desde 2200°C hasta 2400°C y

sostenimiento de la temperatura durante 5 s

para limpieza del tubo y preparación para la

siguiente muestra.

41

El calentamiento del horno y tubo se hace por medio de una fuente de poder

eléctrica, la cual está controlada por un microprocesador. Este microprocesador recibe

instrucciones a través de una computadora o por medio de un tablero propio para seguir

una cierta secuencia de procesos como se describe más adelante.

Este microprocesador abre y cierra el gas inerte, sube la temperatura en la rampa

indicada, sostiene la temperatura en el tiempo deseado, abre el flujo de agua para

enfriamiento del horno después de la secuencia del programa completo, etc.

Para trabajar en el sistema se dan una serie de pasos o secuencias de tratamiento a

la muestra y esta misma secuencia se hace con todas y cada una de las muestras que se

inyecten una vez que se ha establecido tal programa. De esta manera se comparan los

valores de lecturas obtenidas en: blanco, estándares y muestras. Los pasos o secuencia que

se tienen en un análisis típico de Horno de Grafito son los que a continuación se detallan:

(Rocha)

A. EVAPORACIÓN DEL SOLVENTE (SECADO). La evaporación del solvente se

lleva a cabo con un calentamiento en rampa, en el cual la muestra inyectada se

calienta a una velocidad de 10ºC/s, hasta 120ºC. En este caso, la rampa es una

forma de evitar un calentamiento brusco provocando que el solvente se evapore

rápidamente y arrastre consigo partículas de analito.

Después de la evaporación controlada del solvente se mantiene durante 5 segundos

la temperatura a 120ºC. Dicha temperatura es superior a la temperatura de

ebullición del agua para asegurar que todo el solvente se desprenda de la muestra a

atomizar. Comúnmente el solvente de la muestra es agua, pero estas temperaturas

de secado pueden variar según el solvente utilizado. Los tiempos de secado así

como la velocidad de la rampa dependen de la complejidad de la matriz donde se

encuentra el analito y la selección de estos y otros parámetros dependerán de los

resultados y la experiencia que el analista tenga con las muestras analizadas.

B. CALCINACIÓN DE LA MUESTRA (MINERALIZACIÓN). Una vez seca la

muestra, deberán ser eliminados los componentes orgánicos volátiles que ésta

pueda contener. También aquí es conveniente emplear una rampa para de esta

manera volatilizar en forma paulatina los componentes volátiles. En el ejemplo, una

vez que se alcanza la temperatura de 600ºC se sostiene ésta durante 10 segundos

para asegurar la pérdida de todos los volátiles. Dependiendo de la complejidad de la

matriz se puede tener más de un paso de calcinación de la muestra. Esto también

será selección del analista de acuerdo a su experiencia en las muestras analizadas.

42

Tanto en el secado como en la calcinación, está fluyendo en forma interna y externa

al tubo de grafito gas inerte, para expulsar del tubo los componentes volátiles que

ahí se producen y evitar que causen absorción o dispersión de la radiación en la

atomización del analito.

C. ATOMIZACIÓN. Una vez que se han separado el solvente y los volátiles

orgánicos se produce la atomización de los componentes residuales de la muestra.

En este paso se eleva drásticamente la temperatura utilizando el máximo de

potencia del equipo para alcanzar la temperatura de atomización en el menor

tiempo posible (en este caso 2200ºC). En este paso de atomización se interrumpe

momentáneamente el flujo de gas inerte en la parte interior del tubo de grafito, para

permitir que los átomos producidos en el calentamiento permanezcan la mayor

cantidad de tiempo en el eje óptico por donde atraviesa el haz de radiación de la

lámpara de cátodo hueco y de esta manera la señal registrada sea más fuerte e

intensa.

D. LIMPIEZA DEL TUBO. Después que la muestra se ha atomizado, se abre el gas

inerte y se incrementa unos 100ºC la temperatura (en este caso hasta 2400ºC) y se

mantiene durante un corto tiempo (5 segundos en este caso). La finalidad de este

último paso es calcinar y volatilizar el residuo de material que pudiese existir de la

muestra analizada, esto para evitar que la siguiente muestra que sea inyectada para

su análisis se contamine con residuos de la muestra anteriormente procesada.

E. ENFRIAMIENTO DEL SISTEMA. Después del paso de limpieza, el sistema del

horno se enfría por medio de agua que fluye a través del cuerpo que rodea el tubo

de grafito y una vez que el horno alcanza la temperatura ambiente se inyecta la

siguiente muestra a analizar.

F. LECTURA DE LA SEÑAL. La señal generada en un análisis típico de Horno de

Grafito es muy rápida y debe ser procesada en tal forma. Los recientes avances en

computación y electrónica han permitido que sea posible medir y tener una lectura

de: Absorbancia (altura del pico) o Absorbancia-Segundos (área del pico), como se

evidencia en la Figura 12; o directamente en concentración.

43

Figura 12. Registro de la señal de atomización como altura del pico (Abs.) o área del pico (Abs.-Seg.)

Debido a que estos instrumentos son sumamente rápidos al obtener una señal e

integrarla, prácticamente no hay distorsión de ésta.

Tanto la altura del pico como el área del pico son proporcionales a la concentración

y de ésta manera se puede relacionar la lectura.

La temperatura precisa de trabajo y la duración de cada etapa del proceso

electrotérmico deben ser cuidadosamente seleccionadas. La naturaleza del analito y la

composición de la matriz de la muestra son los factores que más importan en la selección

de estos parámetros.

2.3 Fundamentación legal

El fundamento legal para una validación y acreditación de laboratorios está establecido

por el Servicio de Acreditación Ecuatoriano (SAE), que se encuentra en el documento.

“Criterios Generales Acreditación de Laboratorios de Ensayo y Calibración” basado en la

Norma INEN ISO/IEC 17025.

El Servicio de Acreditación Ecuatoriano (SAE), establece los requisitos de

acreditación que deben cumplir los laboratorios, así como los procedimientos de

acreditación y evaluación a seguir, con el fin de que las acreditaciones concedidas sean

plenamente válidas y confiables, tanto en Ecuador como en el ámbito internacional.

44

La Norma NTE INEN-ISO/IEC 17025:2006 señala los criterios de carácter general

referentes a la competencia técnica de los laboratorios de ensayo y calibración que el SAE

utiliza como criterio para la acreditación. Es conveniente que los organismos de

acreditación que reconocen la competencia de los laboratorios de ensayo y de calibración

se basen en esta Norma Internacional para sus acreditaciones.

En la Norma Técnica Ecuatoriana INEN 1108:2011 se establece que el agua potable

no debe exceder el límite máximo permitido de 0,01 mg/L de Plomo para el consumo

humano; y en el Anexo 1 del Libro VI del Texto Unificado de Legislación Secundaria del

Ministerio del Ambiente: Norma de Calidad Ambiental y de Descarga de Efluentes al

Recurso Agua, se señala que el criterio de calidad de fuentes de agua para consumo

humano y doméstico que requieren tratamiento convencional, es 0,01 mg/L de Plomo.

2.4 Hipótesis

2.4.1 Hipótesis cierta (Hi)

El método implementado para determinar Plomo en agua natural y potable

mediante absorción atómica en horno de grafito, cumple las condiciones de calidad

analítica para ser aplicado en el Laboratorio Central de Control de Calidad de la EPMAPS.

2.4.2 Hipótesis alternativa (Ho)

El método implementado para determinar Plomo en agua natural y potable

mediante absorción atómica en horno de grafito, no cumple las condiciones de calidad

analítica para ser aplicado en el Laboratorio Central de Control de Calidad de la EPMAPS.

45

Capítulo III

3. Metodología de Investigación

3.1 Diseño de la Investigación

El presente trabajo de investigación es de tipo teórico-experimental. Fue sustentado en

el enfoque cuantitativo ya que se desarrolló mediante un proceso sistemático, formal y

objetivo, donde se hizo uso de datos numéricos para obtener información concreta.

Además, se utilizó el método hipotético-deductivo, el cual en base al material empírico

recolectado a través de procedimientos de observación y experimentación, hizo posible

deducir planteamientos particulares.

La investigación cuantitativa se asienta en un marco conceptual cercano a las

matemáticas y a la estadística; por ello, la teoría del muestreo, los mecanismos para la

formulación de hipótesis, los grados de confianza, los errores estándar, las correlaciones,

entre otros, son el abordaje conceptual que fundamenta sus propuestas metodológicas. Por

lo tanto es una investigación de tipo lineal, es decir, secuencial; en vista de que persigue un

orden predeterminado.

Es un tipo de investigación que demanda la construcción de una base de datos que

generalmente requiere mucho cuidado y disciplina al momento de identificar, levantar y

registrar la información; de lo cual, depende su validez y confiabilidad.

3.2 Población y Muestra

Para este trabajo de investigación se tomaron muestras de agua cruda provenientes del

afluente a la Planta de Tratamiento de Bellavista, el cual resulta de la composición de

aportes de varios ríos pertenecientes a la cuenca del río Napo siendo éstos los ríos:

Papallacta, Quijos, Maquimallanda Tamboyacu, Quijos Norte, Quijos Sur y Chalpi.

Asimismo, se tomaron muestras del agua tratada que genera esta Planta, previo a la

distribución y abastecimiento hacia diferentes barrios del sector norte de Quito.

En total se realizaron 150 mediciones de estándares preparados con dichas muestras

tomadas como blanco para evaluar el efecto matriz y se validó el método preparando

además estándares con patrones primarios y tomando puntos de control con estándares

certificados.

46

3.3 Métodos y Materiales

3.3.1 Método

La metodología que se siguió para las determinaciones de Plomo en agua natural y

potable por espectroscopia de absorción atómica en horno de grafito, fue tomada del libro

“Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater”, Edición 22, Sección

3113.

El procedimiento de validación para este método está fundamentado según la “Guía de

Laboratorio para Validación de Métodos y Temas Relacionados” de Eurachem.

Los equipos, reactivos y materiales necesarios para la validación de este método se

designan a continuación.

3.3.2 Equipos

Espectrofotómetro de Absorción Atómica, marca Varian, modelo SpectrAA 220.

Figura 13. Espectrofotómetro de Absorción Atómica Varian SpectrAA 220.

Horno de grafito, marca Varian, modelo GTA 110.

Lámpara de cátodo hueco de Plomo, marca Varian.

Controlador de temperatura electrotérmico, marca Varian, modelo ETC-60.

47

Extractor de gases, marca Labconco, modelo 608030.

Purificador de agua, marca Millipore, modelo Milli-Q.

3.3.3 Reactivos

Nitrógeno, calidad comercial seco AP grado 4.8, que será suministrado a través de

la Central de Gases del L3C.

Solución estándar de Plomo de 1000 mg/L código AA29N-1.

Solución patrón intermedia de Plomo de 1000 µg/L.

Soluciones estándar de Plomo para calibración del equipo.

Material de referencia certificado QC1132.

Ácido Nítrico 1% v/v libre de metales.

Agua ASTM tipo I, proveniente del desionizador marca Millipore, modelo Milli-Q.

Figura 14. Reactivos utilizados durante la validación del método.

3.3.4 Materiales

Balones aforados clase A de 25 mL y 1000 mL, con certificado o calibrados.

Pipetas volumétricas clase A de 20 mL, con certificado o calibradas.

Micropipeta de 100 - 1000 µL, marca Eppendorf.

48

Figura 15. Materiales utilizados durante la validación del método.

3.4 Diseño Experimental

Se desarrolló una metodología donde se prepararon soluciones estándar de Plomo de

4.0 µg/L, 8.0 µg/L, 24.0 µg/L y 40.0 µg/L, a partir de la solución patrón intermedia (1000

µg/L) y un blanco. Se realizaron cinco lecturas de cada uno de los estándares y el blanco;

repitiendo este procedimiento en tres días diferentes. Se obtuvo cada día la función

respuesta con los 25 datos para posteriormente construir la curva de calibración respectiva

con los resultados de las absorbancias y las concentraciones. El tratamiento estadístico se

realiza mediante un Diseño de Bloques Completamente al Azar (D.B.C.A.) del tipo 𝑎 × 𝑏.

Donde:

a = 5 niveles de concentración

b = 3 días de análisis

Para evaluar la exactitud se utilizó un material de referencia certificado a dos niveles,

realizando mediciones por duplicado y por tres días.

El total de datos a obtenerse fue de 37 datos de absorbancia y concentración.

Una vez obtenida la curva de la calibración se determinaron los intervalos de confianza

en la recta para cada una de las soluciones estándar y sus coeficientes de regresión.

49

3.5 Procedimientos

3.5.1 Preparación de los estándares

Se preparan 25 mL de una serie de soluciones estándar de Plomo de 4.0 µg/L, 8.0

µg/L, 24.0 µg/L y 40.0 µg/L, por dilución de 100 µL, 200 µL, 600 µL y 1000 µL

respectivamente, de la solución patrón intermedia de Plomo de 1000 µg/L. Se afora con

Ácido Nítrico 1% v/v libre de metales a 25 mL. Estos reactivos se preparan el día que se

realiza el análisis.

3.5.2 Funcionamiento del instrumento

Se ubica en el instrumento la lámpara de cátodo hueco para plomo, se establece la

longitud de onda en 283.3 nm y se fija el ancho de la rendija en 0.5 nm siguiendo las

instrucciones del software del equipo SpectrAA versión 5.01.

Mediante el software, se hace clic en las hojas de trabajo Worksheet, luego se hace

clic en el botón New from y se elige la última plantilla utilizada para el método de Plomo

(Carpeta DATA → 2016 → Pb), se actualiza la fecha y se introduce el nombre del analista

que va a realizar las determinaciones.

Mientras se calienta el equipo y se estabiliza la fuente de energía (lo cual toma

alrededor de 10 a 20 minutos) se modifica el método de acuerdo a los requerimientos del

analista. Para esto, se hace clic en Develop y luego en Edit Methods. A continuación se

despliega una pantalla de menor tamaño donde se pueden observar todos los parámetros

del método, tales como Type/Mode, Measurement, Optical, Furnace, Standards,

Calibration, QC Tests, Sampler, Notes y Cookbook.

Posteriormente se hace clic en Labels y se anotan los códigos del blanco, el material

de referencia y los estándares que van a ser analizados.

A continuación, se hace clic en Analysis y luego en Optimize. En esta parte el

analista debe cerciorarse que el método a utilizar sea optimizado al máximo posible: se

conecta el nitrógeno y se ajusta la velocidad de flujo a lo especificado por el fabricante

para obtener la máxima sensibilidad; se elimina la presencia de burbujas que pudieron

haberse formado en el automuestreador; se alinea la lámpara cuidando que el haz de

incidencia obtenga el mínimo porcentaje de ganancia; y se alinea el automuestreador, hacia

el centro del primer vial y hacia el centro del orificio del tubo de grafito.

50

Se coloca en el dispensador de muestras el blanco, el estándar de mayor

concentración (Solución Bulk) y los viales, para proceder a iniciar con el análisis.

3.5.3 Condiciones y parámetros instrumentales de trabajo

En la Tabla N.- 4 se manifiestan los parámetros que fueron utilizados para el

presente método de trabajo.

Tabla N.- 4 Parámetros del método de trabajo

Tipo/Modo Tipo Horno

Modo de muestreo Auto mezcla

Medición

Modo de medición Altura de pico

Modo de calibración Concentración

Réplicas Estándares: 2

Muestras: 2

Óptica

Corriente de la lámpara 10.0 mA

Longitud de onda 283.3 nm

Ancho de la rendija 0.5 nm

Corrección de fondo Apagado

Calibración

Algoritmo de calibración Lineal al origen

Frecuencia de recalibración Cada 20 mediciones

Comprobación de pendiente Cada 10 mediciones

Muestras

Solución Bulk 40.00 µg/L

Volumen de trabajo 15 µL

Modificador de matriz No


En la Tabla N.- 5 se presentan las condiciones que fueron establecidas para el

Horno de Grafito durante este método de trabajo.

Tabla N.- 5 Condiciones del Horno de Grafito

Paso Temperatura

(°C)

Tiempo

(s)

Flujo

L/min

Tipo de

Gas

Lectura (R)/Almacenamiento (S)

de la señal

1 85 5.0 3.0 Normal

2 95 40.0 3.0 Normal

3 120 10.0 3.0 Normal

4 400 5.0 3.0 Normal

5 400 1.0 3.0 Normal

6 400 2.0 0.0 Normal S

51

7 2100 0.9 0.0 Normal R

8 2100 2.0 0.0 Normal R

9 2100 2.0 3.0 Normal S


3.5.4 Calibración del instrumento

Con el estándar de mayor concentración preparado para el día del análisis, se

programa mediante el software, el equipo, la calibración y las lecturas de lo que se va a

determinar.

Se arranca el programa con el blanco, el control de calidad y las muestras de

acuerdo a la programación del instrumento. El instrumento elabora automáticamente la

curva de calibración por dilución del estándar de mayor concentración. Para la aceptación

de la curva de calibración elaborada se siguen los criterios de rechazo y aceptación

establecidos en esta validación.

3.5.5 Elección de los parámetros de validación

Los parámetros de validación para cumplir con las exigencias del método de ensayo

son: Linealidad, Exactitud, Precisión, Límite de detección y cuantificación, Repetibilidad,

Reproducibilidad, Intervalo de trabajo e Incertidumbre asociada al método.

3.6 Técnicas de Procesamiento de Datos

En la siguiente tabla se ilustra un resumen de las fórmulas necesarias para desarrollar el

análisis estadístico.

Tabla N.- 6 Fórmulas para los cálculos de los parámetros de validación

PARÁMETRO FÓRMULA

Si los datos se ajustan a una recta

𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑦0

𝑚 = Pendiente

𝑦0 = Ordenada al origen

Pendiente 𝑚 =𝑛 ∑ 𝑥𝑖𝑦𝑖

𝑛𝑖=1 − ∑ 𝑥𝑖

𝑛𝑖=1 ∑ 𝑦𝑖

𝑛𝑖=1

𝑛 ∑ 𝑥𝑖2𝑛

𝑖=1 − (∑ 𝑥𝑖𝑛𝑖=1 )2

Ordenada al origen 𝑦0 =∑ 𝑦𝑖

𝑛𝑖=1 − 𝑚 ∑ 𝑥𝑖

𝑛𝑖=1

𝑛

Se debe estimar el grado de ajuste de la recta a los valores observados, calculando el coeficiente de

correlación r (r ˃ 0.99)

52

Coeficiente de correlación 𝑟2 = (∑ (𝑥𝑖 − �̅�)(𝑦𝑖 − �̅�)𝑛

𝑖=1

√∑ (𝑥𝑖 − �̅�)2 ∑ (𝑦𝑖 − �̅�)2𝑛𝑖=1

𝑛𝑖=1

)

2

Precisión A través del análisis de varianza ANOVA

Repetibilidad 𝑆𝑟 = √𝐷𝐶𝑀𝑊

𝐷𝐶𝑀𝑊 = Diferencia Cuadrática Media dentro del grupo (Within)

Reproducibilidad

𝑆𝑅 = √𝑆𝑟2 + 𝑆𝐿

2

𝑆𝐿2 =

𝐷𝐶𝑀𝐵 − 𝐷𝐶𝑀𝑊

𝑝

𝐷𝐶𝑀𝐵 = Diferencia Cuadrática Media entre grupos (Between)

𝑝 = Número de observaciones que se realizan cada día (en cada

nivel) mediante el ANOVA

Datos experimentales del ANOVA

GRUPO MUESTRAL

OBSERVACIONES 1 2 … i … k-1 k

1 𝑥11 𝑥21 𝑥𝑖1 𝑥(𝑘−1)1 𝑥𝑘1

2 𝑥12 𝑥22 𝑥𝑖2 𝑥(𝑘−1)2 𝑥𝑘2

…

j 𝑥1𝑗 𝑥2𝑗 𝑥𝑖𝑗 𝑥(𝑘−1)𝑗 𝑥𝑘𝑗

…

p-1 𝑥1(𝑝−1) 𝑥2(𝑝−1) 𝑥𝑖(𝑝−1) 𝑥(𝑘−1)(𝑝−1) 𝑥𝑘(𝑝−1)

p 𝑥1𝑝 𝑥2𝑝 𝑥𝑖𝑝 𝑥(𝑘−1)𝑝 𝑥𝑘𝑝

MEDIA DE CADA GRUPO �̅�𝑖 =∑ 𝑥𝑖𝑗

𝑝𝑗=1

𝑝

MEDIA GENERAL �̅� =∑ �̅�𝑖

𝑘𝑖

𝑘

Cálculos del ANOVA

Origen de la

varianza

Grados de

libertad

(g.L.)

Sumas de diferencias

(SDC)

Diferencias cuadráticas

medias

(DCM = SDC/g.L.)

Entre grupos

(Between) 𝑘 − 1 𝑆𝐷𝐶𝐵 = ∑ 𝑝(�̅�𝑖 − �̅�)2

𝑘

𝑖=1

𝐷𝐶𝑀𝐵 =𝑆𝐷𝐶𝐵

𝑘 − 1

Dentro de grupos

(Within) 𝑛 − 𝑘 𝑆𝐷𝐶𝑊 = ∑ ∑(𝑥𝑖𝑗 − �̅�𝑖)

𝑝

𝑗=1

𝑘

𝑖=1

2

𝐷𝐶𝑀𝑊 =𝑆𝐷𝐶𝑊

𝑛 − 𝑘

Total 𝑛 − 1 𝑆𝐷𝐶𝑇 = 𝑆𝐷𝐶𝐵 − 𝑆𝐷𝐶𝑊 𝐷𝐶𝑀𝑇 =𝑆𝐷𝐶𝑇

𝑛 − 1

Donde:

𝐷𝐶𝑀 = Son las respectivas varianzas

n = Es igual al número de lecturas totales

k = Es el número de días de repetición

Para aceptar los grupos estudiados como no diferentes, se obtiene el valor estimado de Fisher, 𝐹 =𝐷𝐶𝑀𝐵

𝐷𝐶𝑀𝑊 y

se compara con el F tabulado para un α prefijado (generalmente 0.05)

53

PARÁMETRO FÓRMULA

Exactitud % 𝑅𝑒𝑐𝑢𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 =𝐶𝑜𝑏𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑎

𝐶𝑒𝑠𝑝𝑒𝑟𝑎𝑑𝑎

× 100

Límite de detección

𝐿𝐷 =3 × 𝑆𝐵

𝑚

𝑆𝐵 = Desviación estándar del blanco en absorbancia

𝑚 = Pendiente de la curva

Límite de cuantificación 𝐿𝐶 =10 × 𝑆𝐵

𝑚

Ley de Propagación de la Incertidumbre

Incertidumbre estándar combinada

𝜇𝑐(𝑦(𝑥1, 𝑥2, 𝑥3, … )) = √∑[𝑐𝑖 . 𝜇(𝑥𝑖)]2

𝑐𝑖 . 𝜇(𝑥𝑖) =𝑑𝑦

𝑑𝑥𝑖

(𝑥𝑖)

𝜇𝑐(𝑦(𝑥1, 𝑥2, 𝑥3, … )) = √∑ [𝑑𝑦

𝑑𝑥𝑖

(𝑥𝑖)]2

𝑐𝑖 . 𝜇(𝑥𝑖) = Contribución de cada uno de los componentes a la

incertidumbre total

𝑐𝑖 = Derivada parcial respecto de cada componente (coeficiente de

sensibilidad)

En algunos casos, la expresión para combinar incertidumbres se reduce a dos reglas.

Regla 1

Para modelos que involucran solo sumas o restas

𝑦 = (𝑥1 ± 𝑥2 ± 𝑥3 ± ⋯ )

𝜇𝑐(𝑦(𝑥1, 𝑥2, 𝑥3, … )) = √𝜇2(𝑥1) + 𝜇2(𝑥2) + 𝜇2(𝑥3) + ⋯

Regla 2

Para modelos que involucran un producto o cociente

𝑦 = (𝑥1 × 𝑥2 × 𝑥3 × … )

𝑦 = 𝑥3/(𝑥1 × 𝑥2 × … )

𝜇𝑐(𝑦(𝑥1, 𝑥2, 𝑥3, … )) = 𝑦. √[𝜇(𝑥1)

𝑥1

]

2

+ [𝜇(𝑥2)

𝑥2

]

2

+ [𝜇(𝑥3)

𝑥3

]

2

+ ⋯

Incertidumbre expandida

𝑈 = 𝑘. 𝜇𝑐(𝑦)

𝑈𝑒𝑥𝑝 = 2. 𝜇𝑐𝑜𝑚𝑏

𝑈 = Incertidumbre expandida, proporciona un valor dentro del

cual se espera se sitúe el valor verdadero con un nivel de

confianza específico

𝑘 = Factor de cobertura. El valor se elige de acuerdo al nivel de

confianza deseado, normalmente se elige k = 2, para un nivel de

confianza ≈ 95%


54

Capítulo IV

4. Análisis y discusión de resultados

4.1 Resultados

4.1.1 Tablas de datos experimentales

Los resultados de los tres días de ensayo se presentan en las Tablas N.- 7 hasta la

N.- 11.

Tabla N.- 7 Datos experimentales del Blanco

BLANCO

REPETICIONES DÍA 1 DÍA 2 DÍA 3

1 0,0029 0,0000 0,0000

2 0,0031 0,0000 0,0000

3 0,0017 0,0000 0,0000

4 0,0026 0,0000 0,0000

5 0,0017 0,0004 0,0000

SUMA 0,0120 0,0004 0,0000

MEDIA 0,0024 0,0001 0,0000

DESV. EST. 0,0007 0,0002 0,0000

Tabla N.- 8 Datos experimentales del Estándar de 4.0 µg/L

ESTÁNDAR 4.0 µg/L


1 0,0373 0,0260 0,0377

2 0,0313 0,0254 0,0386

3 0,0318 0,0273 0,0386

4 0,0293 0,0275 0,0392

5 0,0297 0,0292 0,0391

SUMA 0,1594 0,1354 0,1932

MEDIA 0,0319 0,0271 0,0386

DESV. EST. 0,0032 0,0015 0,0006

55


ESTÁNDAR 8.0 µg/L


1 0,0592 0,0546 0,0768

2 0,0575 0,0549 0,0775

3 0,0625 0,0557 0,0750

4 0,0604 0,0543 0,0784

5 0,0596 0,0557 0,0758

SUMA 0,2992 0,2752 0,3835

MEDIA 0,0598 0,0550 0,0767

DESV. EST. 0,0018 0,0006 0,0013


ESTÁNDAR 24.0 µg/L


1 0,1811 0,1736 0,2203

2 0,1762 0,1706 0,2178

3 0,1806 0,1754 0,2179

4 0,1868 0,1798 0,2199

5 0,1873 0,1727 0,2170

SUMA 0,912 0,8721 1,0929

MEDIA 0,1824 0,1744 0,2186

DESV. EST. 0,0047 0,0035 0,0014


ESTÁNDAR 40.0 µg/L


1 0,2890 0,2737 0,3406

2 0,2897 0,2793 0,3512

3 0,2813 0,2806 0,3490

4 0,2846 0,2726 0,3486

5 0,2792 0,2744 0,3532

SUMA 1,4238 1,3806 1,7426

MEDIA 0,2848 0,2761 0,3485

DESV. EST. 0,0046 0,0036 0,0048

56

4.1.2 Determinación de la linealidad del método

Mediante los datos de la Tabla N.- 12 correspondientes a las curvas de calibración

de los tres días, se puede determinar la linealidad y el coeficiente de correlación, necesarios

para la validación del método.

Tabla N.- 12 Datos experimentales de las curvas de calibración

individuales

Concentración Absorbancia

(mg/L) DÍA 1 DÍA 2 DÍA 3

0,0000 0,0024 0,0001 0,0000

0,0040 0,0319 0,0271 0,0386

0,0080 0,0598 0,0550 0,0767

0,0240 0,1824 0,1744 0,2186

0,0400 0,2848 0,2761 0,3485

Tabla N.- 13 Análisis de la curva de calibración (Día 1)

m (L/mg) 7,1246 Lo 0,0040

Sm (L/mg) 0,1527 SLo 0,0032

r2 0,9986 Sy/x 0,0051

g.L. 3 Sx/y (mg/L) 0,0007

t 3,1824

y = 7,1246x + 0,004 R² = 0,9986

0,0000

0,0500

0,1000

0,1500

0,2000

0,2500

0,3000

0,0000 0,0050 0,0100 0,0150 0,0200 0,0250 0,0300 0,0350 0,0400

Ab

sorb

anci

a

Concentración (mg/L)

Curva de calibración del Día 1

Día 1 Lineal (Día 1)

57


m (L/mg) 6,9784 Lo 0,0005

Sm (L/mg) 0,1319 SLo 0,0028

r2 0,9989 Sy/x 0,0044

g.L. 3 Sx/y (mg/L) 0,0006

t 3,1824


m (L/mg) 8,7044 Lo 0,0042

Sm (L/mg) 0,1464 SLo 0,0031

r2 0,9992 Sy/x 0,0049

g.L. 3 Sx/y (mg/L) 0,0006

t 3,1824

y = 6,9784x + 0,0005 R² = 0,9989

0,0000

0,0500

0,1000

0,1500

0,2000

0,2500

0,3000

0,0000 0,0050 0,0100 0,0150 0,0200 0,0250 0,0300 0,0350 0,0400

Ab

sorb

anci

a




58

4.1.3 Análisis de la curva de calibración global

El análisis de los datos experimentales de todos los días permite obtener los valores

de los parámetros de la curva de calibración global en la Tabla N.- 16, tales como: el

coeficiente de correlación lineal, el mismo que arroja un valor de 0.9753, el cual

generalmente no se considera ideal dentro de la validación de un método; la pendiente; el

límite de detección y cuantificación calculados mediante la desviación estándar del blanco

y cuyos valores son 0.48 µg/L y 1.59 µg/L, respectivamente; y el error tipo. Dichos

parámetros son de suma importancia para implementar el método.

Tabla N.- 16 Cálculo de los parámetros de la curva de calibración

m (mg/L) 7,6025 Lo 0,0029

Sm (mg/L) 0,1417 SLo 0,0030

r2 0,9753 Sy/x 0,0182

g.L. 73 SB 0,0012

t 1,9930 LD 0,0065

Lo sup 0,0392 LD (mg/L) 0,0005

Lo inf -0,0334 LC 0,0150

LC (mg/L) 0,0016

Sx/y (mg/L) 0,0024

y = 8,7044x + 0,0042 R² = 0,9992

0,0000

0,0500

0,1000

0,1500

0,2000

0,2500

0,3000

0,3500

0,0000 0,0050 0,0100 0,0150 0,0200 0,0250 0,0300 0,0350 0,0400

Ab

sorb

anci

a




59

En la Tabla N.- 17 se establecen los límites de confianza de la curva de calibración

global, los cuales contrastan el rango en el que deben encontrarse las lecturas. Como es

evidente en el gráfico que se presenta a continuación, existen 4 puntos en la concentración

de 0.040 mg/L que sobrepasan este rango.

Tabla N.- 17 Cálculo del intervalo o región de confianza de la calibración


L superior L inferior

0,000

0,0392 -0,0334

0,004

0,0696 -0,0030

0,008

0,1000 0,0274

0,024

0,2216 0,1491

0,040

0,3433 0,2707

𝐿 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 = (𝑚 × 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛) + 𝐿𝑜 𝑠𝑢𝑝; 𝐿𝑜 𝑠𝑢𝑝 = 𝐿𝑜 + (𝑡 × 𝑆𝑦/𝑥)

𝐿 𝑖𝑛𝑓𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 = (𝑚 × 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛) + 𝐿𝑜 𝑖𝑛𝑓; 𝐿𝑜 𝑖𝑛𝑓 = 𝐿𝑜 − (𝑡 × 𝑆𝑦/𝑥)

y = 7,6025x + 0,0029 R² = 0,9753

0,0000

0,0500

0,1000

0,1500

0,2000

0,2500

0,3000

0,3500

0,0000 0,0050 0,0100 0,0150 0,0200 0,0250 0,0300 0,0350 0,0400

Ab

so

rba

nc

ia


Curva de calibración global de plomo

Datos experimentales Límite superior

Límite inferior Lineal (Datos experimentales)

60

4.1.4 Cálculo del ANOVA para las absorbancias de los estándares

En las Tablas N.- 18 hasta N.- 22 se realiza el cálculo del ANOVA en donde se

comparan a través del valor estadístico de Fisher las varianzas entre grupos y dentro de los

mismos para el blanco y las diferentes concentraciones de los estándares. Se obtiene que el

valor de F calculado (marcado en color rojo) es mucho mayor que el valor de F tabulado

para todos los niveles de concentración analizados, lo cual demuestra que los datos

obtenidos experimentalmente son altamente significativos y se rechazan los grupos

estudiados como no diferentes.

61

Tabla N.- 18 Análisis de varianza del Blanco

Grupos Cuenta Suma Promedio Varianza

Día 1 5 0,0120 0,00240 0,000000440

Día 2 5 0,0004 0,00008 0,000000032

Día 3 5 0,0000 0,00000 0,000000000

ANOVA

Origen de las

variaciones

Suma de

cuadrados

Grados de

libertad

Promedio de los

cuadrados F Probabilidad

Valor crítico

para F

Entre grupos 1,85813E-05 2 9,29067E-06 59,0508 6,15729E-07 3,8853

Dentro de los grupos 0,000001888 12 1,57333E-07

Total 2,04693E-05 14

Sr = 0,000396653 SL

2 = 1,82667E-06 SR = 0,001408545

Tabla N.- 19 Análisis de varianza del Estándar de 4.0 µg/L


Día 1 5 0,1594 0,03188 0,000010282

Día 2 5 0,1354 0,02708 0,000002177

Día 3 5 0,1932 0,03864 3,53E-07

ANOVA

Origen de las

variaciones

Suma de

cuadrados

Grados de

libertad

Promedio de los


Valor crítico

para F

Entre grupos 0,000337285 2 0,000168643 39,4886 5,26613E-06 3,8853


Total 0,000388533 14

Sr = 0,002066559 SL

2 = 3,28744E-05 SR = 0,006094675

62



Día 1 5 0,2992 0,05984 0,000003333

Día 2 5 0,2752 0,05504 4,08E-07

Día 3 5 0,3835 0,07670 0,00000181

ANOVA

Origen de las

variaciones

Suma de

cuadrados

Grados de

libertad

Promedio de los


Valor crítico

para F

Entre grupos 0,001294092 2 0,000647046 349,6916 2,30391E-11 3,8853


Total 0,001316296 14

Sr = 0,00136027 SL

2 = 0,000129039 SR = 0,011440693



Día 1 5 0,9120 0,18240 0,000021685

Día 2 5 0,8721 0,17442 0,000012032

Día 3 5 1,0929 0,21858 0,000002067

ANOVA

Origen de las

variaciones

Suma de

cuadrados

Grados de

libertad

Promedio de los


Valor crítico

para F

Entre grupos 0,005537964 2 0,002768982 232,1413 2,55799E-10 3,8853

Dentro de los grupos 0,000143136 12 0,000011928

Total 0,0056811 14

Sr = 0,003453694 SL

2 = 0,000551411 SR = 0,023734759

63



Día 1 5 1,4238 0,28476 0,000021323

Día 2 5 1,3806 0,27612 0,000012847

Día 3 5 1,7426 0,34852 0,000023012

ANOVA

Origen de las

variaciones

Suma de

cuadrados

Grados de

libertad

Promedio de los


Valor crítico

para F

Entre grupos 0,015636245 2 0,007818123 410,1705 8,98007E-12 3,8853


Total 0,015864973 14

Sr = 0,004365852 SL

2 = 0,001559812 SR = 0,039735036

64

En la siguiente tabla se resumen los resultados de la precisión expresados como

coeficiente de variación o %SDR, donde se incluyen todos los estándares, en estos

resultados se puede evidenciar que se presenta una relación inversamente proporcional

entre concentración y coeficiente de variación, es decir, a menores concentraciones se

obtiene un mayor coeficiente de variación.

Uno de los factores que puede influir en la repetibilidad es la concentración del

analito, debido a que la desviación estándar de las respuestas obtenidas aumenta al

disminuir la concentración del analito.

Concentración

(mg/L)

SR/m

(mg/L)

Sr/m

(mg/L)

Desviación

Estándar Media % SDR

0,0000 0,0002 0,0001 0,0012 0,0008 146,27

0,0040 0,0008 0,0003 0,0053 0,0325 16,19

0,0080 0,0015 0,0002 0,0097 0,0639 15,18

0,0240 0,0031 0,0005 0,0201 0,1918 10,50

0,0400 0,0052 0,0006 0,0337 0,3031 11,11

4.1.5 Cálculo de la exactitud del método

En este método, el cálculo de la exactitud está dado por el porcentaje de

recuperación del analito con un estándar que tiene su respectivo certificado de análisis y un

material de referencia certificado que indica el valor exacto de la concentración del analito

con su desviación estándar. Adicional a esto, se realizó otro cálculo con el resultado

obtenido en la última intercomparación del Laboratorio Central de Control de Calidad de la

EPMAPS. Estos datos se encuentran plasmados en la Tabla N.- 23 a continuación:

65

Tabla N.- 23 Datos experimentales para el cálculo de la exactitud

LOTE: 18789

QC 1132 (2010 ± 28,8 µg/L)

Concentración (µg/L) Media (µg/L) % Recuperación

Día 1 Día 2 Día 3

1995,03 2161,68 2152,39 2103,03 104,63

LOTE: 213015059

ESTÁNDAR DE REFERENCIA (10,00 µg/L)


Día 1 Día 2 Día 3

11,01 10,20 11,18 10,80 107,97

LOTE: LRAB2086

PE 3488 (89,0 ± 0,454 µg/L)


Repl 1 Repl 2 Repl 3

92,62 93,48 93,18 93,09 104,60

Como es evidente, los resultados arrojan porcentajes de recuperación donde los

valores cumplen con el criterio de aceptación señalado por el laboratorio, el cual establece

que el valor de éste debe estar entre 85% - 115%.

4.1.6 Cálculo del porcentaje de recuperación de las muestras de agua cruda y

tratada enriquecidas con Plomo

En las Tablas N.- 24 hasta N.- 25 se expresa el cálculo realizado del porcentaje de

recuperación para una serie de muestras de agua cruda y tratada a las cuales se les adicionó

una cantidad conocida de la solución intermedia de 1000 µg/L con el fin de obtener

soluciones que se encuentren en el punto bajo (4.0 µg/L), intermedio (10.0 µg/L) y alto

(30.0 µg/L) de la curva de calibración. Para la evaluación del efecto matriz se realizaron

cinco lecturas de cada uno de los estándares y dos lecturas del blanco; repitiendo este

procedimiento en tres días diferentes.

66

Tabla N.- 24 Recuperación de muestras de agua cruda

DÍA 1

Promedio

Desviación

Estándar % Recuperación

Blanco 0,0200 0,0141 --------

St 4,0 µg/L 2,8060 0,1569 69,65

St 10,0 µg/L 8,0960 0,2070 80,76

St 30,0 µg/L 22,6540 0,9921 75,45

DÍA 2

Promedio

Desviación


Blanco 0,0000 0,0000 --------

St 4,0 µg/L 3,6580 0,3147 91,45

St 10,0 µg/L 8,7080 0,1368 87,08

St 30,0 µg/L 24,7680 0,8322 82,56

DÍA 3

Promedio

Desviación


Blanco 0,4550 0,0212 --------

St 4,0 µg/L 3,7180 0,0766 81,58

St 10,0 µg/L 8,7540 0,3616 82,99

St 30,0 µg/L 23,4560 0,3779 76,67

Tabla N.- 25 Recuperación de muestras de agua tratada

DÍA 1

Promedio

Desviación


Blanco 0,7400 0,8061 --------

St 4,0 µg/L 2,9940 0,3378 56,35

St 10,0 µg/L 6,4720 0,2638 57,32

St 30,0 µg/L 16,2800 0,6202 51,80

DÍA 2

Promedio

Desviación


Blanco 1,1850 1,3364 --------

St 4,0 µg/L 3,1500 0,1440 49,13

67

St 10,0 µg/L 6,8240 0,1167 56,39

St 30,0 µg/L 19,7440 0,7370 61,86

DÍA 3

Promedio

Desviación


Blanco 0,3800 0,4950 --------

St 4,0 µg/L 2,9740 0,3888 64,85

St 10,0 µg/L 6,8660 0,1973 64,86

St 30,0 µg/L 19,6700 0,2607 64,30

Como es notorio, los porcentajes de recuperación obtenidos para las muestras de

agua cruda y tratada adicionadas son inferiores a 85% en casi todos los niveles de

concentración. Esto sugiere que debe haber algún tipo de interacción entre los

componentes de la matriz y el analito, que hace que la concentración disminuya.

4.1.7 Cálculo de la incertidumbre del método

En la Tabla N.- 26 se ilustran los datos de las incertidumbres de los materiales

utilizados en el presente proyecto de investigación, cuyos valores son indispensables para

el cálculo de la incertidumbre del método.

Tabla N.- 26 Incertidumbres de los materiales utilizados

IDENTIFICACIÓN DEL EQUIPO CALIBRACIÓN

Equipo Marca Modelo/Tipo Capacidad/Rango Incertidumbre Unidad

Matraz aforado Brand Clase A 1000 mL 0.13 mL

Matraz aforado Brand Clase A 25 mL 0.011 mL

Pipeta de pistón Eppendorf Tipo A 100 a 1000 µL 1.0 µL

Material de

referencia

certificado

AccuStandard AA29N-1 ----------- 0.24 %


4.1.7.1 Incertidumbre en la preparación de los estándares

Al aplicar la Ecuación 21, se obtiene:

68

𝜇𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑚 = 𝐶𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑚√(𝜇𝑠𝑡.𝐴𝐴29𝑁−1

1000 𝑚𝑔

𝐿⁄)

2


1 𝑚𝐿)

2


1000 𝑚𝐿)

2

𝜇𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑚 = 1𝑚𝑔

𝐿√(

2.4 𝑚𝑔

𝐿⁄

1000 𝑚𝑔

𝐿⁄)

2

+ (0.001 𝑚𝐿

1 𝑚𝐿)

2

+ (0.13 𝑚𝐿

1000 𝑚𝐿)

2

𝝁𝒊𝒏𝒕𝒆𝒓𝒎 = 𝟐. 𝟔𝟎 × 𝟏𝟎−𝟑 𝒎𝒈𝑳⁄

Se calcula la incertidumbre de la calibración de acuerdo al estándar que fue

preparado, aplicando la Ecuación 22:

𝜇𝑥 = 𝐶𝑥√(𝜇𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑚

1000 𝜇𝑔

𝐿⁄)

2


𝑦)

2


25 𝑚𝐿)

2

𝜇4.0 = 0.004 𝑚𝑔

𝐿⁄ √(2.60 × 10−3

𝑚𝑔𝐿⁄

1 𝑚𝑔

𝐿⁄)

2

+ (0.001 𝑚𝐿

0.1 𝑚𝐿)

2

+ (0.011 𝑚𝐿

25 𝑚𝐿)

2

𝝁𝟎.𝟎 = 𝟎. 𝟎𝟎𝒎𝒈

𝑳⁄

𝝁𝟒.𝟎 = 𝟒. 𝟏𝟒 × 𝟏𝟎−𝟓 𝒎𝒈𝑳⁄

𝝁𝟖.𝟎 = 𝟒. 𝟓𝟐 × 𝟏𝟎−𝟓 𝒎𝒈𝑳⁄

𝝁𝟐𝟒.𝟎 = 𝟕. 𝟒𝟗 × 𝟏𝟎−𝟓 𝒎𝒈𝑳⁄

𝝁𝟒𝟎.𝟎 = 𝟏. 𝟏𝟑 × 𝟏𝟎−𝟒 𝒎𝒈𝑳⁄

4.1.7.2 Incertidumbre de la curva de calibración

Al aplicar la Ecuación 23, se obtiene:

𝜇𝑐𝑎𝑙 𝑥 = √(𝑠𝑥𝑦)2

+ 𝜇𝑥2

69

𝜇𝑐𝑎𝑙 4.0 = √(0.0024 𝑚𝑔

𝐿⁄ )2

+ (4.14 × 10−5 𝑚𝑔𝐿⁄ )

2

𝝁𝒄𝒂𝒍 𝟎.𝟎 = 𝟓. 𝟓𝟖 × 𝟏𝟎−𝟒 𝒎𝒈𝑳⁄

𝝁𝒄𝒂𝒍 𝟒.𝟎 = 𝟓. 𝟔𝟎 × 𝟏𝟎−𝟒 𝒎𝒈𝑳⁄

𝝁𝒄𝒂𝒍 𝟖.𝟎 = 𝟓. 𝟔𝟎 × 𝟏𝟎−𝟒 𝒎𝒈𝑳⁄

𝝁𝒄𝒂𝒍 𝟐𝟒.𝟎 = 𝟓. 𝟔𝟑 × 𝟏𝟎−𝟒 𝒎𝒈𝑳⁄

𝝁𝒄𝒂𝒍 𝟒𝟎.𝟎 = 𝟓. 𝟕𝟎 × 𝟏𝟎−𝟒 𝒎𝒈𝑳⁄

4.1.7.3 Incertidumbre combinada

Una vez que se calcularon las incertidumbres de las diferentes fuentes para la

validación, se calcula la incertidumbre combinada mediante la Ecuación 24:

𝜇𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖𝑛𝑎𝑑𝑎 𝑥 = √(𝜇𝑐𝑎𝑙 𝑥)2 + (𝑠𝑅)2

𝜇𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖𝑛𝑎𝑑𝑎 4.0 = √(2.39 × 10−3 𝑚𝑔𝐿⁄ )

2+ (8.02 × 10−4 𝑚𝑔

𝐿⁄ )2

𝝁𝒄𝒐𝒎𝒃𝒊𝒏𝒂𝒅𝒂 𝟎.𝟎 = 𝟓. 𝟖𝟖 × 𝟏𝟎−𝟒 𝒎𝒈𝑳⁄

𝝁𝒄𝒐𝒎𝒃𝒊𝒏𝒂𝒅𝒂 𝟒.𝟎 = 𝟗. 𝟕𝟖 × 𝟏𝟎−𝟒 𝒎𝒈𝑳⁄

𝝁𝒄𝒐𝒎𝒃𝒊𝒏𝒂𝒅𝒂 𝟖.𝟎 = 𝟏. 𝟔𝟏 × 𝟏𝟎−𝟑 𝒎𝒈𝑳⁄

𝝁𝒄𝒐𝒎𝒃𝒊𝒏𝒂𝒅𝒂 𝟐𝟒.𝟎 = 𝟑. 𝟏𝟕 × 𝟏𝟎−𝟑 𝒎𝒈𝑳⁄

𝝁𝒄𝒐𝒎𝒃𝒊𝒏𝒂𝒅𝒂 𝟒𝟎.𝟎 = 𝟓. 𝟐𝟔 × 𝟏𝟎−𝟑 𝒎𝒈𝑳⁄

4.1.7.4 Incertidumbre expandida

Mediante la Ecuación 27, se tiene que:

𝜇𝑒𝑥𝑝𝑎𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑥 = 𝜇𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖𝑛𝑎𝑑𝑎 𝑥 × 𝑘; 𝑘 = 2

𝜇𝑒𝑥𝑝𝑎𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎 4.0 = 2.53 × 10−3 𝑚𝑔𝐿⁄ × 2

70

𝝁𝒆𝒙𝒑𝒂𝒏𝒅𝒊𝒅𝒂 𝟎.𝟎 = 𝟏. 𝟏𝟖 × 𝟏𝟎−𝟑 𝒎𝒈𝑳⁄

𝝁𝒆𝒙𝒑𝒂𝒏𝒅𝒊𝒅𝒂 𝟒.𝟎 = 𝟏. 𝟗𝟔 × 𝟏𝟎−𝟑 𝒎𝒈𝑳⁄

𝝁𝒆𝒙𝒑𝒂𝒏𝒅𝒊𝒅𝒂 𝟖.𝟎 = 𝟑. 𝟐𝟏 × 𝟏𝟎−𝟑 𝒎𝒈𝑳⁄

𝝁𝒆𝒙𝒑𝒂𝒏𝒅𝒊𝒅𝒂 𝟐𝟒.𝟎 = 𝟔. 𝟑𝟒 × 𝟏𝟎−𝟑 𝒎𝒈𝑳⁄

𝝁𝒆𝒙𝒑𝒂𝒏𝒅𝒊𝒅𝒂 𝟒𝟎.𝟎 = 𝟏. 𝟎𝟓 × 𝟏𝟎−𝟐 𝒎𝒈𝑳⁄

En las Tablas N.- 27 y N.- 28 se detalla a manera de resumen los resultados de la

evaluación del efecto de las fuentes de incertidumbre que se han identificado en el

resultado analítico de este método.

71

Tabla N.- 27 Cálculo de la incertidumbre en la preparación de estándares de Plomo

NOMBRE

C V µV C µC V µV µC

Intermedia Alícuota P Alícuota P Patrón Patrón Aforo I Aforo I Intermedia

(mg/L) (mL) (mL) (mg/L) (mg/L) (mL) (mL) (mg/L)

Intermedia 1,00 1,00 0,001 1000 2,40 1000 0,13 2,60E-03

NOMBRE

C C µ V µ V µV µC

Est X Intermedia C Intermedia Alícuota I V Alícuota I Aforo Est X Aforo Est X Est X

(mg/L) (mg/L) (mg/L) (µL) (µL) (mL) (mL) (mg/L)

Blanco 0,0000

1,00 2,60E-03

0 0,0

25 0,011

0,00

Estándar 1 0,0040 100 1,0 4,14E-05

Estándar 2 0,0080 200 1,0 4,52E-05

Estándar 3 0,0240 600 1,0 7,49E-05

Estándar 4 0,0400 1000 1,0 1,13E-04

Tabla N.- 28 Cálculo de la incertidumbre combinada y expandida

Nombre Concentración

µ Sx/y (Día 3)

µ SR

µ U (k = 2)

% µ C Est X Cal Est X Comb Est X Est X

(mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) mg/L

Blanco 0,0000 0,00

5,58E-04

5,58E-04 1,85E-04 5,88E-04 1,18E-03 ------

Estándar 1 0,0040 4,14E-05 5,60E-04 8,02E-04 9,78E-04 1,96E-03 24,44

Estándar 2 0,0080 4,52E-05 5,60E-04 1,50E-03 1,61E-03 3,21E-03 20,07

Estándar 3 0,0240 7,49E-05 5,63E-04 3,12E-03 3,17E-03 6,34E-03 13,22

Estándar 4 0,0400 1,13E-04 5,70E-04 5,23E-03 5,26E-03 1,05E-02 13,14

Una vez que se han realizado todos los cálculos se procede al registro de los parámetros de validación para implementar el método en

el laboratorio.

24423322221122 )()()()()()( VVuVVuVVuVVuCCuppppu 24423322221122 )()()()()()( VVuVVuVVuVVuCCuppppu

72

Capítulo V

5. Conclusiones y recomendaciones

5.1 Conclusiones

Se desarrolló un método para la determinación de Plomo por espectrofotometría de

absorción atómica en horno de grafito en agua natural y potable, el mismo que fue

implementado y será utilizado en el Laboratorio Central de Control de Calidad de la

EPMAPS.

Se establecieron las condiciones instrumentales óptimas para los análisis mediante

ensayos repetitivos con muestras patrón, optimizando notablemente el

funcionamiento del equipo.

La linealidad del método es 0.99 cuando el equipo realiza por sí solo la curva de

calibración a partir del estándar de 40.0 µg/L, que es el de mayor concentración. Es

más efectivo ir por este camino para no introducir tanto error porque cuando la

serie de estándares son preparados por el analista para realizar una curva de

calibración previa a un análisis, el coeficiente de correlación difícilmente supera el

valor de 0.99 y esto es evidente si se analiza la ecuación de la curva de calibración

global del método: 𝐴 = 7.6025 𝐶 + 0.0029 donde 𝑟2 = 0.9753.

El intervalo de trabajo del método va de 4.0 µg/L a 40.0 µg/L y fue establecido por

el laboratorio según los lineamientos implantados en la Norma Técnica Ecuatoriana

INEN 1108 (2011) donde se establece que el agua potable no debe exceder el límite

máximo permitido de 0,01 mg/L de Plomo para el consumo humano; y el Anexo 1

del Libro VI del Texto Unificado de Legislación Secundaria del Ministerio del

Ambiente: Norma de Calidad Ambiental y de Descarga de Efluentes al Recurso

Agua, donde se establece que el criterio de calidad de fuentes de agua para

consumo humano y doméstico que requieren tratamiento convencional, es 0,01

mg/L de Plomo.

El método alcanza una buena repetibilidad cuando se tiene las precauciones

necesarias en la preparación de muestras debido a su alta sensibilidad. Pero éste no

es reproducible y esto se justifica a través de los ANOVAS obtenidos ya que en

todos los niveles de concentración el valor de F calculado supera en gran medida al

valor de F crítico. Es por ello que cada día que se realiza un análisis,

necesariamente se debe correr una nueva curva de calibración con un estándar

preparado el mismo día.

Existe variación significativa entre los datos hechos por el mismo analista en

diferentes días porque el coeficiente de variación de cada una de las

73

concentraciones de los estándares es superior al 5.00% y esto confirma que los

resultados no son reproducibles.

La metodología cumple con el requisito de exactitud al tener un porcentaje de

recuperación promedio de 105%, según el criterio de aceptación establecido por el

laboratorio el cual señala que debe encontrarse entre 85% - 115%, por lo tanto es

aplicable para la determinación de plomo en agua natural y potable.

Los límites de detección y cuantificación del método son 0.48 µg/L y 1.59 µg/L,

respectivamente. No obstante, según el Servicio de Acreditación Ecuatoriano

(SAE) éstos corresponden al punto más bajo de la curva de calibración, que es 4.0

µg/L.

La incertidumbre asociada al método es menor al 30% en todos los niveles de

concentración, tal como se observa en el registro de incertidumbre, cumpliendo con

el parámetro de validación propuesto por el SAE (Servicio de Acreditación

Ecuatoriano) el cual indica que debe ser menor o igual al 30%.

74

5.2 Recomendaciones

Se debe adquirir experiencia en el manejo adecuado de un espectrofotómetro de

absorción atómica por horno de grafito ya que éste es sumamente delicado y las

partes que lo conforman representan un costo muy alto.

Pese a que la curva de calibración propuesta en esta metodología es útil para la

realización de análisis en el laboratorio, todas las corridas deben estar controladas

con un QC o un Material de Referencia Certificado al inicio y al final del lote de

muestras.

Es necesario programar el equipo para que realice una recalibración cada 10

muestras como mínimo para verificar que los resultados se mantengan con una

sensibilidad apropiada.

Se deben contabilizar las mediciones que se realizan en el tubo de grafito ya que la

falta de reproducibilidad de un método se ve influenciada, entre otras cosas, por el

uso prolongado del tubo de grafito ya que con cada inyección de muestra su

período de vida útil se reduce.

Se debe realizar otro estudio utilizando modificadores de matriz para evaluar la

recuperación con una adición conocida de plomo. Estos modificadores, por un lado

incrementan la eliminación de la matriz aislando el metal y, por otro lado, inhiben

la volatilización del metal permitiendo el uso de temperaturas más altas de

calcinación e incrementando la eficiencia de la eliminación de la matriz.

Es necesario homogenizar todos los materiales de vidrio que se van a utilizar en el

análisis con una solución de Ácido Nítrico al 1% (Blanco), con el fin de eliminar

posibles interferencias que puedan contaminar la muestra y afectar la lectura.

75

6. Bibliografía

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2%20de%20agosto/leccin_13_instrumentacin_en_espectroscopia_de_absorcin_atm

ica_aa.html

77

7. Anexos

Norma NTE INEN 1108 - Quinta Revisión. Agua Potable. Requisitos.

Anexo 1 del Libro VI del Texto Unificado de Legislación Secundaria del

Ministerio del Ambiente: Norma de Calidad Ambiental y de Descarga de Efluentes

al Recurso Agua

Certificados de calibración del material volumétrico y la micropipeta.

Certificados de análisis del estándar y material de referencia.

Resultados de la última intercomparación del laboratorio.

Documentación de la implementación del método.

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